EPFL-Studie erklärt fehlende außerirdische Technosignaturen

Was ist die neue EPFL-Studie über außerirdische Technosignaturen?

Die neue EPFL-Studie unter der Leitung des Physikers Claudio Grimaldi nutzt ein bayessches statistisches Framework, um zu analysieren, warum außerirdische Technosignaturen seit 1960 unbemerkt an der Erde vorbeigegangen sein könnten. Durch die Modellierung von Signalen als Emissionen mit Lichtgeschwindigkeit von fernen außerirdischen Zivilisationen bewertet die Forschungsarbeit die statistische Wahrscheinlichkeit einer aktuellen Entdeckung auf der Grundlage historischer „Fehlanzeigen“ und stellt die optimistische Ansicht infrage, dass derzeit viele Signale unseren Weg kreuzen.

Seit mehr als sechzig Jahren konzentriert sich die Search for Extraterrestrial Intelligence (SETI) auf die Identifizierung künstlicher technologischer Marker, wie Schmalband-Radioemissionen, Laserpulse oder Infrarotwärme von Megastrukturen. Trotz dieser Bemühungen bleibt der Weltraum still, ein Phänomen, das oft als Fermi-Paradoxon bezeichnet wird. Diese Studie, die am Laboratory of Statistical Biophysics der École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) durchgeführt wurde, versucht, diese Stille durch die Untersuchung der zeitlichen und räumlichen Verteilung von Signalen zu quantifizieren. Anstatt davon auszugehen, dass wir einfach die falschen Sterne beobachtet haben, untersucht Grimaldis Modell die Möglichkeit, dass die Signale selbst transient sind oder die Erde zu Zeiten passiert haben, als unsere Instrumente nicht aktiv oder empfindlich genug waren, um sie aufzuzeichnen.

Wie viele außerirdische Signale könnten seit 1960 unbemerkt an der Erde vorbeigegangen sein?

Die Forschung deutet darauf hin, dass eine unplausibel hohe Anzahl außerirdischer Signale seit 1960 unbemerkt an der Erde hätte vorbeigehen müssen, um eine hohe Entdeckungswahrscheinlichkeit am heutigen Tag zu rechtfertigen. Diese theoretische „Flut“ von Signalen übersteigt oft die Gesamtzahl potenziell bewohnbarer Planeten innerhalb desselben kosmischen Volumens, was darauf hindeutet, dass das derzeitige Ausbleiben von Entdeckungen eher auf die Seltenheit dieser Emissionen als auf bloßes Pech zurückzuführen ist.

Das in dieser Forschungsarbeit angewandte statistische Framework verknüpft die Anzahl vergangener Kontakte mit der erwarteten Häufigkeit aktueller Signale. Unter Verwendung eines Poisson-Prozesses bewertete Grimaldi Szenarien, in denen Technosignaturen – von kurzlebigen Blitzen bis hin zu jahrhundertelangen Übertragungen – das Sonnensystem durchqueren. Die Studie hebt eine nüchterne numerische Realität hervor: Damit wir innerhalb weniger hundert Lichtjahre vor einer Entdeckung stünden, müsste die Galaxie von Tausenden aktiven Signalen wimmeln, die wir in den letzten sechs Jahrzehnten irgendwie übersehen haben. In vielen modellierten Szenarien übertraf die erforderliche Anzahl unentdeckter Signale die geschätzte Anzahl bewohnbarer Planeten in der lokalen Umgebung, was die Annahme zahlreicher, nahegelegener außerirdischer Zivilisationen statistisch unwahrscheinlich macht.

Warum hält die Studie nahegelegene außerirdische Zivilisationen für unwahrscheinlich?

Die Studie legt nahe, dass nahegelegene außerirdische Zivilisationen unwahrscheinlich sind, da die schiere Menge unentdeckter vergangener Signale, die erforderlich wäre, um eine lokale Entdeckung heute wahrscheinlich zu machen, statistisch nicht mit galaktischen Schätzungen vereinbar ist. Um hohe Entdeckungschancen innerhalb weniger hundert Lichtjahre zu erreichen, wären mehr Signalquellen erforderlich, als Sternensysteme zur Verfügung stehen, was darauf hindeutet, dass außerirdische Zivilisationen viel weiter entfernt oder viel seltener sind als bisher angenommen.

Ein Hauptfaktor bei dieser Bewertung ist das Verhältnis zwischen Instrumentenempfindlichkeit und Entfernung. Obwohl die Annahme verlockend ist, dass Signale die Erde derzeit knapp unter unserer Detektionsschwelle überfluten, zeigt die Bayessche Analyse, dass ein solches Szenario eine historische Signaldichte erfordern würde, die durch aktuelle astronomische Beobachtungen nicht gestützt wird. Die Milchstraßengalaxie ist riesig, und Signale müssen Tausende von Jahren reisen, um uns zu erreichen. Wenn technologische Spezies häufig und in der Nähe vorkämen, wäre die Wahrscheinlichkeit, auf ein Signal zu treffen, höher, doch die anhaltende Stille deutet darauf hin, dass sich die Quellenentfernung wahrscheinlich auf mehrere tausend Lichtjahre oder mehr erstreckt. Diese Neukalibrierung verlagert den Fokus von unserer unmittelbaren stellaren Nachbarschaft auf viel tiefere kosmische Volumina.

Welche Rolle spielt die Signallebensdauer bei der Detektion von Technosignaturen?

Die Signallebensdauer ist eine entscheidende Variable, da sie die Wahrscheinlichkeit bestimmt, mit der sich eine Übertragung mit dem engen 65-jährigen Beobachtungsfenster der Erde überschneidet. Während kurzlebige Signale eine massive Population von Quellen erfordern, um sicherzustellen, dass eines jetzt sichtbar ist, erhöhen langlebige Technosignaturen – solche, die Tausende von Jahren andauern – die Entdeckungschancen in großen Entfernungen, implizieren aber dennoch eine dünn besiedelte Galaxie.

Die Forschung definiert Technosignaturen entweder als omnidirektional, wie Abwärme, oder als stark fokussiert, wie Laser-Beacons. Die Dauer dieser Emissionen ist eine große Unbekannte; eine Zivilisation könnte einen Tag, ein Jahrzehnt oder ein Jahrtausend lang senden. Grimaldis Modell zeigt, dass bei kurzlebigen Signalen die Chancen, dass sich die Erde genau in dem Moment im Pfad eines Strahls befindet, in dem ein Teleskop in die richtige Richtung gerichtet ist, verschwindend gering sind. Umgekehrt sind langlebige Signale leichter zu finden, deuten aber darauf hin, dass zu jedem beliebigen Zeitpunkt nur wenige solcher technologischen Spezies in der gesamten Galaxie existieren. Diese zeitliche Lücke bleibt eine der größten Hürden für SETI, da sie erfordert, dass unsere technologische Reife perfekt mit dem Eintreffen von uraltem Licht entfernter Sterne übereinstimmt.

Implikationen für die Zukunft von SETI

Die Technosignatur-Wissenschaft wird zunehmend als langfristiges, statistisch orientiertes Unterfangen betrachtet und nicht als die Suche nach einem einzigen „Heureka“-Moment. Die Ergebnisse der EPFL bekräftigen die Notwendigkeit einer Weitfeld-Überwachung und kontinuierlichen Beobachtung. Wenn Signale selten und weit entfernt sind, könnten gezielte Suchen nach einzelnen Sternen weniger effektiv sein als massive Durchmusterungen, die große Teile des Himmels gleichzeitig über mehrere Wellenlängen scannen, einschließlich der optischen, Infrarot- und Radiobänder. Dieser Ansatz maximiert die Chance, ein transientes Signal zu erfassen, das möglicherweise nur für kurze Zeit sichtbar ist.

Mit Blick auf die Zukunft unterstützt die Forschung die Entwicklung von Teleskop-Arrays der nächsten Generation, die in der Lage sind, tiefer in die Milchstraße vorzudringen. Zu den wichtigsten Strategien für die zukünftige Exploration gehören:

• Breitspektrum-Durchmusterungen, die nach Anomalien über verschiedene Frequenzen hinweg suchen.
• Langzeit-Monitoring, um der transienten Natur künstlicher Signale Rechnung zu tragen.
• Statistische Rekalibrierung der Drake-Gleichung zur Einbeziehung zeitlicher Beschränkungen.
• Erhöhte Empfindlichkeit, um schwache Signale von Zivilisationen in mehreren tausend Lichtjahren Entfernung zu detektieren.

Verfeinerung der Suchparameter

Durch den Einsatz bayesscher Inferenz kann die wissenschaftliche Gemeinschaft nun besser eingrenzen, was eine „Nicht-Detektion“ tatsächlich bedeutet. Anstatt die sechzigjährige Stille als Scheitern zu betrachten, können Forscher sie als Datenpunkt nutzen, um die Grenzen dessen zu verfeinern, wie viele außerirdische Zivilisationen realistischerweise existieren könnten. Diese Studie legt nahe, dass die Suche nicht scheitert; vielmehr lehrt sie uns, dass die Dichte fortschrittlicher Technologie im Universum wahrscheinlich viel niedriger ist als die optimistischsten Schätzungen des frühen 20. Jahrhunderts. Das Große Schweigen ist kein Beweis für die Abwesenheit von Leben, sondern ein Spiegelbild der Unermesslichkeit von Zeit und Raum, die technologische Kulturen trennt.

Letztlich unterstreicht die Arbeit von Claudio Grimaldi, dass die Entdeckung eines außerirdischen Signals ein Spiel mit kosmischen Wahrscheinlichkeiten bleibt. Während die Wahrscheinlichkeit, Nachbarn in unserer unmittelbaren Nähe zu finden, gesunken ist, bleibt das Potenzial für die Entdeckung von Signalen aus den fernen Regionen der Galaxie bestehen. Da unsere Instrumente empfindlicher werden und unsere Suchvolumina zunehmen, wächst die statistische Wahrscheinlichkeit eines Erfolgs – vorausgesetzt, wir haben die Geduld, über die langen Zeiträume zuzuhören, die die Gesetze der Physik erfordern.