Under 1960-talet fångade Freeman Dyson och Nikolai Kardashev människors fantasi överallt genom att lägga några radikala förslag. Medan Dyson föreslog att intelligenta arter så småningom skulle kunna skapa megastrukturer för att utnyttja energin från sina stjärnor, erbjöd Kardashev ett klassificeringssystem i tre nivåer för intelligenta arter baserat på deras förmåga att utnyttja energin från deras planet, solsystem respektive galax.
Med uppdrag som nu kan lokalisera extrasolära planeter (dvs Kepler rymdobservatorium ) forskare har varit på jakt efter tecken på ev främmande megastrukturer . Tyvärr, bortsett från några mycket tveksamma resultat , inga konkreta bevis har ännu kommit fram. Tur för oss, i en studie från Free University of Tbilisi, ger professor Zaza Osmanov en ny insikt om varför megastrukturer kan ha undgått oss hittills.
Även om det är fascinerande, lider idén om främmande megastrukturer alltid av samma problem som alla andra försök att hitta tecken på intelligent liv i vårt universum. I grund och botten, om intelligent liv existerar, varför har vi konsekvent misslyckats med att hitta några bevis för det? Denna gåta, som sammanfattades av Enrico Fermi på 1950-talet (sedan kallad Fermi paradox ), har hängt som en skugga över alla våra ansträngningar.
Konstnärens intryck av en kretsande svärm av dammiga kometfragment runt Tabby's Star. Kredit: NASA/JPL-Caltech
Till exempel, sommaren 2015 meddelade ett team av astronomer att de hittade vad som kan vara en indikation på en utomjordisk megastruktur runt Tabbys stjärna (KIC 8462852). De var dock snabba med att påpeka att hur många möjligheter som helst kunde förklara det konstiga dimningsmönstret som kommer från stjärnan, och efterföljande studier erbjöd ännu mer rimliga förklaringar – som t.ex. stjärnan har konsumerat en planet någon gång i sitt förflutna.
Till detta har Osmanov hävdat att problemet är att vi letar på fel ställen. Förra året skrev han en uppsats där han vågade sig på att en främmande supercivilisation – dvs en som var förenlig med en Nivå II Kardashev civilisation – skulle sannolikt använda ringliknande megastrukturer för att utnyttja kraften i sina stjärnor. Detta står i motsats till det traditionella konceptet med en 'Dyson's Sphere', som skulle bestå av ett sfäriskt skal.
Vidare hävdade han att dessa Dyson-ringar troligen skulle byggas kring pulsarer snarare än stjärnor, och erbjöd uppskattningar om deras dimensioner som var beroende av pulsarens rotationshastighet. Enligt Osmanovs senaste studie, med titeln ' Är Dyson-ringarna runt pulsarer detekterbara? ', Osmanov utökar problemet med att upptäcka främmande megastrukturer till observationsområdet.
Specifikt tog han upp hur främmande megastrukturer kunde upptäckas genom att identifiera deras infraröda energisignaturer, och på vilka typer av avstånd. Genom att undersöka hur sådana strukturer skulle variera i termer av mängden IR-strålning de skulle avge, tror han att de skulle kunna upptäckas i vårt lokala universum med hjälp av befintliga instrument.
Konstnärens intryck av det exotiska dubbelobjektet som består av en liten neutronstjärna som kretsar varannan och en halv timme av en vit dvärgstjärna. Kredit: ESO/L. Calçada
Återigen handlar det om diametern på strukturerna, som i sin tur skulle bero på vilken typ av pulsar de kretsar kring. Som han säger i tidningen:
'Ett par år tidigare innan han publicerade Kardashevs tidning, har den framstående fysikern Freeman Dyson föreslagit att om sådana superavancerade (i Kardashevs terminologi, nivå II) utomjordingar existerar, kan de för att öka effektiviteten i energiförbrukningen konstruera en tunn sfärisk skal med radie ?1AU som omger en värdstjärna (Dyson 1960). Det har hävdats att för sådana avstånd kommer sfären att vara i den så kallade beboeliga zonen (HZ) och därför kommer sfären att ha en temperatur i storleksordningen (200 – 300 K), vilket gör detta föremål synligt i det infraröda spektrumet. ”
Utvidga detta till pulsarer, uppskattar Osmanov att den beboeliga zonen runt en relativt långsamt roterande pulsar (med en period på ungefär en halv sekund) skulle vara i storleksordningen 0,1 AU. Enligt hans beräkningar skulle en ringliknande megastruktur som kretsade runt en pulsar på detta avstånd avge temperaturer i storleksordningen 390 K (116,85 °C; 242,33 °F), vilket betyder att megastrukturen skulle vara synlig i IR-bandet.
Av detta drar Osmanov slutsatsen att moderna IR-teleskop – som t.ex Mycket stor teleskopinterferometer (VLTI) och Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) – skulle ha den nödvändiga kapaciteten att övervaka närliggande pulsarer för tecken på främmande megastrukturer. Han drar vidare slutsatsen att för detta ändamål skulle dessa teleskop ha en effektiv räckvidd på upp till 200 parsecs (~652 ljusår).
Ända sedan det först tillkännagavs 2015 har det spekulerats i vad som kan förklara nedtoningen av KIC 8462852. Kredit: Eburacum45/SentientDevelopments.com
Dessutom fortsätter han med att konstatera att inom denna volym av utrymme kan flera kandidater hittas och granskas med samma befintliga instrument:
'Vi har övervägt känsligheten hos VLTI och genom att ta hänsyn till dess högre möjliga vinkelupplösning, 0,001 mas, har det visat sig att det maximala avståndet ~0,2 kpc leder till IR-spektraltätheten i storleksordningen 7,4 mJy, vilket i sin tur, kan detekteras av VLTI. Vi har hävdat att genom att övervaka den närliggande zonen av solsystemet förväntas cirka 64 pulsarer finnas inuti det.'
Bortom dessa avstånd, upp till kiloparsec-intervallet (cirka 3260 ljusår), skulle vinkelupplösningen för dessa teleskop inte vara tillräcklig för att upptäcka strukturen hos några ringar. Att hitta megastrukturer på detta avstånd skulle därför kräva teleskop som kan utföra undersökningar i UV-bandet – vilket motsvarar yttemperaturen för neutronstjärnor (7000 K). Detta skulle dock få vänta på utvecklingen av känsligare instrument.
'Som vi ser är sökningen av infraröda ringar ganska lovande för avstånd upp till -0,2 kpc, där man kommer att kunna övervaka potentiellt 64 ± 21 pulsarer genom att använda IR-instrumenten,' avslutade han. 'Observation av avlägsna pulsarer (upp till -1kpc), även om det kommer att avsevärt öka det totala antalet potentiella objekt - till 1600 ± 530, men för närvarande kan UV-instrumenten inte ge en sådan känslighetsnivå.'
Det finns Dyson-ringar och -sfärer och detta, en illustration av en Dyson-svärm. Kan detta eller en variant av det vara det vi upptäcker kring KIC? Inte troligt, men ett roligt tankeexperiment. Kredit: Falcorian/Wikipedia Commons
Så även om utbudet skulle vara begränsat, skulle möjligheterna att testa denna hypotes inte göra det. Allt som allt finns mellan 43 och 85 kandidater inom den observerbara volymen av utrymme, enligt Osmanovs uppskattningar. Och med befintliga IR-teleskop – och nästa generations teleskop som James Webb rymdteleskop – upp till uppgiften skulle vissa undersökningar kunna genomföras som skulle ge värdefull information åt båda hållen.
Konceptet med utomjordiska megastrukturer är fortfarande kontroversiellt och av goda skäl. För det första kan de potentiella bevisen för sådana strukturer – d.v.s. den periodiska nedtoningen av en stjärna – lätt förklaras på andra sätt. För det andra finns det en obestridlig grad av önsketänkande när det kommer till sökandet efter utomjordisk intelligens, vilket innebär att alla fynd kan vara föremål för partiskhet.
Ändå förblir sökandet efter intelligent liv ett mycket fascinerande studieområde, och ett nödvändigt sådant. Att hitta andra exempel på liv i vårt universum skulle inte bara lägga en av de mest brännande existentiella frågorna genom tiderna – är vi ensamma? – Det skulle också göra det möjligt för oss att lära oss mycket om vilka andra former som livet kan ta. Är allt liv kolbaserat, finns det andra möjligheter osv? Vi skulle vilja veta!
I slutändan kommer Fermi-paradoxen bara att lösas när vi hittar definitiva bevis för att det finns intelligent liv där ute annat än vårt eget. Under tiden kan vi förvänta oss att vi fortsätter leta tills vi hittar något. Och allt som gör detta enklare genom att tala om för oss var vi bör (och vad specifikt vi ska leta efter) kommer säkert att hjälpa.
Vidare läsning: arXiv