Badanie EPFL wyjaśnia brak technosygnatur obcych cywilizacji

Na czym polega nowe badanie EPFL dotyczące obcych technosygnatur?

Nowe badanie EPFL, kierowane przez fizyka Claudio Grimaldiego, wykorzystuje bayesowski model statystyczny do analizy przyczyn, dla których obce technosygnatury mogły od 1960 roku docierać do Ziemi niewykryte. Modelując sygnały jako emisje poruszające się z prędkością światła z odległych obcych cywilizacji, badanie ocenia statystyczne prawdopodobieństwo obecnej detekcji w oparciu o historyczne „przeoczenia”, kwestionując optymistyczny pogląd, według którego wiele sygnałów przecina obecnie naszą drogę.

Od ponad sześćdziesięciu lat program Search for Extraterrestrial Intelligence (SETI) koncentruje się na identyfikacji sztucznych markerów technologii, takich jak wąskopasmowe emisje radiowe, impulsy laserowe czy promieniowanie podczerwone z megastruktur. Pomimo tych wysiłków kosmos pozostaje milczący, co jest zjawiskiem często określanym jako Paradoks Fermiego. Badanie przeprowadzone w Laboratory of Statistical Biophysics na Ecole polytechnique federale de Lausanne (EPFL) ma na celu ilościowe ujęcie tego milczenia poprzez analizę rozkładu czasowego i przestrzennego sygnałów. Zamiast zakładać, że po prostu patrzyliśmy na niewłaściwe gwiazdy, model Grimaldiego bada możliwość, że same sygnały mają charakter przejściowy lub dotarły do Ziemi w czasie, gdy nasze instrumenty nie były aktywne lub wystarczająco czułe, by je zarejestrować.

Ile obcych sygnałów mogło minąć Ziemię niezauważenie od 1960 roku?

Badania wskazują, że niewiarygodnie duża liczba obcych sygnałów musiałaby minąć Ziemię niezauważenie od 1960 roku, aby uzasadnić wysokie prawdopodobieństwo ich wykrycia dzisiaj. Ten teoretyczny „potop” sygnałów często przekracza całkowitą liczbę potencjalnie nadających się do zamieszkania planet w tej samej objętości kosmicznej, co sugeruje, że obecny brak detekcji wynika raczej z rzadkości tych emisji niż ze zwykłego pecha.

Ramy statystyczne zastosowane w tych badaniach łączą liczbę przeszłych kontaktów z oczekiwaną częstotliwością obecnych sygnałów. Wykorzystując proces Poissona, Grimaldi ocenił scenariusze, w których technosygnatury – od krótkotrwałych błysków po trwające stulecia transmisje – omiatają Układ Słoneczny. Badanie podkreśla surową rzeczywistość liczbową: abyśmy „mieli prawo” do odkrycia w promieniu kilkuset lat świetlnych, galaktyka musiałaby tętnić tysiącami aktywnych sygnałów, które w jakiś sposób umykały nam przez ostatnie sześć dekad. W wielu modelowanych scenariuszach wymagana liczba niewykrytych sygnałów przewyższała szacowaną liczbę planet zdatnych do zamieszkania w lokalnym sąsiedztwie, co czyni założenie o licznych, pobliskich obcych cywilizacjach statystycznie mało prawdopodobnym.

Dlaczego badanie sugeruje, że pobliskie obce cywilizacje są mało prawdopodobne?

Badanie sugeruje, że pobliskie obce cywilizacje są mało prawdopodobne, ponieważ ogromna liczba niewykrytych sygnałów z przeszłości, wymagana do uczynienia dzisiejszego odkrycia prawdopodobnym, jest statystycznie niespójna z szacunkami galaktycznymi. Osiągnięcie wysokich szans na detekcję w promieniu kilkuset lat świetlnych wymagałoby większej liczby źródeł sygnałów niż dostępnych układów gwiezdnych, co wskazuje na to, że obce cywilizacje znajdują się znacznie dalej lub są znacznie rzadsze, niż wcześniej zakładano.

Głównym czynnikiem w tej ocenie jest zależność między czułością instrumentów a odległością. Choć kuszące jest przekonanie, że sygnały obecnie „obmywają” Ziemię tuż poniżej naszego progu wykrywalności, analiza bayesowska pokazuje, że taki scenariusz wymagałby historycznego zagęszczenia sygnałów, które nie znajduje oparcia w obecnych obserwacjach astronomicznych. Droga Mleczna jest ogromna, a sygnały muszą podróżować tysiące lat, aby do nas dotrzeć. Gdyby gatunki technologiczne były powszechne i bliskie, prawdopodobieństwo „zderzenia się” z sygnałem byłoby wyższe, jednak ciągła cisza sugeruje, że odległość do źródeł prawdopodobnie sięga kilku tysięcy lat świetlnych lub więcej. Ta rekalibracja przenosi punkt ciężkości z naszego bezpośredniego sąsiedztwa gwiezdnego na znacznie głębsze obszary kosmosu.

Jaką rolę w wykrywaniu technosygnatur odgrywa czas trwania sygnału?

Czas trwania sygnału jest kluczową zmienną, ponieważ określa prawdopodobieństwo nałożenia się transmisji na wąskie, 65-letnie okno obserwacyjne Ziemi. Podczas gdy krótkotrwałe sygnały wymagałyby ogromnej populacji źródeł, aby jeden był widoczny teraz, długowieczne technosygnatury – trwające tysiące lat – zwiększają szanse na detekcję z ogromnych odległości, ale wciąż implikują rzadko zaludnioną galaktykę.

W badaniu technosygnatury definiuje się jako wszechkierunkowe, jak ciepło odpadowe, lub silnie skoncentrowane, jak latarnie laserowe. Czas trwania tych emisji pozostaje wielką niewiadomą; cywilizacja może nadawać przez dzień, dekadę lub tysiąclecie. Model Grimaldiego wykazuje, że jeśli sygnały są krótkotrwałe, szanse na to, że Ziemia znajdzie się na ścieżce wiązki dokładnie w momencie, gdy teleskop jest skierowany we właściwą stronę, są znikome. Z kolei sygnały długotrwałe są łatwiejsze do znalezienia, ale sugerują, że w danej chwili w całej galaktyce istnieje tylko kilka takich gatunków technologicznych. Ta luka czasowa pozostaje jedną z największych przeszkód w SETI, ponieważ wymaga, aby nasza dojrzałość technologiczna idealnie zbiegła się w czasie z dotarciem starożytnego światła z odległych gwiazd.

Implikacje dla przyszłości SETI

Nauka o technosygnaturach jest coraz częściej postrzegana jako przedsięwzięcie długoterminowe, oparte na statystyce, a nie poszukiwanie pojedynczego momentu „Eureka”. Wnioski z EPFL wzmacniają konieczność monitorowania szerokiego pola i prowadzenia ciągłych obserwacji. Jeśli sygnały są rzadkie i odległe, celowane poszukiwania poszczególnych gwiazd mogą być mniej skuteczne niż masowe przeglądy skanujące jednocześnie duże obszary nieba w wielu zakresach, w tym w pasmach optycznym, podczerwonym i radiowym. Takie podejście maksymalizuje szansę na uchwycenie przejściowego sygnału, który może być widoczny tylko przez krótki czas.

Idąc dalej, badanie wspiera rozwój macierzy teleskopów nowej generacji zdolnych do głębszej penetracji Drogi Mlecznej. Kluczowe strategie przyszłych poszukiwań obejmują:

• Przeglądy szerokopasmowe poszukujące anomalii w różnych częstotliwościach.
• Długoterminowe monitorowanie w celu uwzględnienia przejściowego charakteru sztucznych sygnałów.
• Statystyczną rekalibrację równania Drake'a o ograniczenia czasowe.
• Zwiększoną czułość w celu wykrywania słabych sygnałów z cywilizacji oddalonych o kilka tysięcy lat świetlnych.

Doprecyzowanie parametrów poszukiwań

Dzięki wykorzystaniu wnioskowania bayesowskiego społeczność naukowa może teraz lepiej określić, co faktycznie oznacza „brak detekcji”. Zamiast postrzegać sześćdziesięcioletnią ciszę jako porażkę, naukowcy mogą potraktować ją jako punkt danych do doprecyzowania granic tego, ile obcych cywilizacji może realistycznie istnieć. Badanie to sugeruje, że poszukiwania nie kończą się niepowodzeniem; raczej uczą nas, że zagęszczenie zaawansowanej technologii we wszechświecie jest prawdopodobnie znacznie niższe niż najbardziej optymistyczne szacunki z początku XX wieku. Wielka Cisza nie jest brakiem życia, lecz odzwierciedleniem ogromu czasu i przestrzeni, które dzielą kultury technologiczne.

Ostatecznie praca Claudio Grimaldiego podkreśla, że odkrycie pozaziemskiego sygnału pozostaje grą kosmicznego prawdopodobieństwa. Choć szansa na znalezienie sąsiadów na naszym bezpośrednim podwórku spadła, potencjał odkrycia sygnałów z odległych zakątków galaktyki pozostaje realny. W miarę jak nasze instrumenty stają się coraz czulsze, a zasięg poszukiwań rośnie, statystyczne prawdopodobieństwo sukcesu zwiększa się, pod warunkiem, że starczy nam cierpliwości, by nasłuchiwać przez długie okresy wymagane przez prawa fizyki.