1961 föreslog den berömda astrofysiken Frank Drake en formel som kom att kallas Drake ekvation . Baserat på en rad faktorer, försökte denna ekvation uppskatta antalet utomjordiska intelligenser (ETI) som skulle existera inom vår galax vid varje given tidpunkt. Sedan dess har flera ansträngningar inletts för att hitta bevis på främmande civilisationer, som tillsammans är kända som sökandet efter utomjordisk intelligens (SETI).
Den mest kända av dessa är SETI-institutet , som har tillbringat de senaste decennierna med att söka i kosmos efter tecken på utomjordisk radiokommunikation. Men enligt a ny studie som försöker uppdatera Drake-ekvationen, ett team av internationella astronomer indikerar att även om vi hittade signaler av främmande ursprung, skulle de som skickade dem länge vara döda.
Studien, med titeln ' Områdestäckning av Expanding E.T. Signaler i galaxen: SETI och Drake's N ', dök nyligen upp på nätet. Studien leddes av Claudio Grimaldi från Federal Institute of Technology i Lausanne (EPF-Lausanne), med hjälp av Geoffrey W. Marcy och Nathaniel K. Tellis (en professor emeritus respektive astronom från University of California Berkeley) och Francis Drake själv – som nu är professor emeritus vid SETI Institute och University of California, Santa Cruz.
Frank Drake skriver sin berömda ekvation på en vit tavla. Kredit: SETI.org
För att sammanfatta, säger Drake-ekvationen att antalet civilisationer i vår galax kan beräknas genom att multiplicera den genomsnittliga takten för stjärnbildning i vår galax (R*), andelen stjärnor som har planeter (fsid), antalet planeter som kan försörja liv (nOch), antalet planeter som kommer att utveckla liv (fde), antalet planeter som kommer att utveckla intelligent liv (fde), antalet som kommer att utveckla överföringsteknologier (fc), och hur lång tid som dessa civilisationer kommer att behöva sända signaler ut i rymden (DE).
Detta kan uttryckas matematiskt som:N = R*x fsidx nOchx fdex fix fcxDE. För sin studies skull började teamet med att göra antaganden om två nyckelparametrar i Drake-ekvationen. Kort sagt, de antar att civilisationer växer fram i vår galax (N) med en konstant hastighet och att de inte kommer att avge elektromagnetisk strålning (dvs radiosändningar) på obestämd tid, utan kommer att uppleva någon typ av begränsande händelse över tiden (DE).
Som Dr. Grimaldi förklarade för Universe Today via e-post:
'Vi antar att hypotetiska kommunicerande civilisationer (sändare) sänder isotropa elektromagnetiska signaler under en viss varaktighet av tiden L, och att födelsehastigheten för emissionerna är konstant. Varje emissionsprocess ger upphov till ett sfäriskt skal med tjockleken cL (där c är ljusets hastighet) fyllt av elektromagnetiska vågor. De sfäriska skalens yttre radier växer med ljusets hastighet.'
360-graders panoramavy av Vintergatan (en sammansatt mosaik av fotografier) av ESO. Kredit: ESO/S. Brunier
Kort sagt, de antog att teknologiskt avancerade civilisationer föds och dör i vår galax i konstant takt. Dessa civilisationer producerar dock inte kommunikationer i obestämd takt, men deras kommunikation kommer fortfarande att färdas utåt med ljusets hastighet, där de kommer att kunna upptäckas inom en viss volym av rymden. Teamet utvecklade sedan en modell av vår galax för att avgöra om mänskligheten skulle ha någon chans att upptäcka dessa signaler.
Denna modell behandlade främmande kommunikationer som ett munkformat (ringformad) skal som gradvis passerar genom vår galax. Som Dr. Grimaldi förklarade:
'Vi modellerar Galaxy som en disk. Emittnarna upptar slumpmässiga positioner på skivan. Varje sfäriskt skal skär skivan i ringar. Sannolikheten att en ringform korsar en given punkt på skivan (t.ex. jorden) är bara förhållandet mellan ringens area och den galaktiska skivans yta. Den totala arean av ringen över området för den galaktiska skivan ger medelantalet (N) av elektromagnetiska signaler som skär en given punkt (t.ex. jorden). Detta medeltal är en nyckelstorhet, eftersom SETI bara kan upptäcka signaler om dessa korsar jorden vid tidpunkten för mätningen.'
Som de fastställde från sina beräkningar, kommer två fall fram från denna modell baserat på om strålningsskalen är (1) tunnare än Vintergatans storlek eller (2) tjockare. Dessa motsvarar livstiderna för tekniskt avancerade civilisationer (DE), vilket kan vara mindre än eller längre än den tid det tar för ljus att korsa vår Vintergatan (dvs. ~100 000 år). Som Dr. Grimaldi förklarade:
'Det genomsnittliga antalet (N) signaler som korsar jorden beror på signalens livslängd (L) och deras födelsefrekvens. Vi finner att N bara är L gånger födelsetalet, vilket sammanfaller med Drakes N (det vill säga det genomsnittliga antalet civilisationer som för närvarande sänder ut). Detta resultat (genomsnittligt antal signaler som korsar jorden = Drakes N) härrör naturligt från vårt antagande att signalernas födelsefrekvens är konstant.'
Foto av Vintergatans centrala region Kredit: UCLA SETI Group/Yuri Beletsky, Carnegie Las Campanas Observatory
I det första fallet skulle varje skalvägg ha en tjocklek som är mindre än storleken på vår galax och skulle fylla endast en bråkdel av galaxens volym (och därmed hämma SETI-detektering). Men om det finns en tillräckligt hög födelsefrekvens för detekterbara civilisationer, kan dessa skalväggar fylla vår galax och till och med överlappa varandra. I det andra fallet skulle varje strålningsskal vara tjockare än storleken på vår galax, vilket gör SETI-detektering mer sannolikt.
Av allt detta räknade teamet också ut att det genomsnittliga antalet E.T. signaler som korsar jorden vid en given tidpunkt skulle vara lika med antalet civilisationer som för närvarande sänder. Tyvärr fastställde de också att de civilisationer vi skulle höra från för länge sedan skulle ha dött ut. Så i grund och botten skulle de civilisationer vi skulle höra från inte vara desamma som för närvarande sändes.
Som Dr. Grimaldi förklarade ger detta en ganska intressant implikation när det kommer till SETI-forskning:
'Istället för att se Drakes N som en produkt av sannolikhetsfaktorer för utvecklingen av kommunicerande civilisationer, innebär våra resultat att Drakes N är en direkt mätbar storhet (åtminstone i princip) eftersom det sammanfaller med det genomsnittliga antalet signaler som korsar jorden.'
För dem som hoppas kunna hitta bevis på utomjordisk intelligens under vår livstid kommer detta troligen att vara lite nedslående. Å ena sidan (och beroende på antalet utomjordiska civilisationer som finns i vår galax) kan vi ha svårt att ta upp utomjordiska överföringar. Å andra sidan kan de som vi hittar komma från en civilisation som för länge sedan har dött ut.
Radioteleskop i SETI:s Allen Telescope Array (ATA) jobbar hårt med Vintergatan i bakgrunden. Bild: SETI
Det betyder också att om någon civilisation skulle ta upp våra radiovågssändningar en dag, kommer vi inte att vara i närheten för att möta dem. Det utesluter dock inte möjligheten att vi kommer att hitta bevis för att intelligent liv har funnits i vår galax tidigare. Faktum är att under loppet av vår civilisations livstid kan mänskligheten hitta bevis på flera ETI som existerade samtidigt.
Dessutom förnekar inget av detta möjligheten att hitta bevis på en existerande civilisation. Det är helt enkelt inte troligt att vi kommer att kunna prova deras musik, underhållning eller meddelanden först!
Vidare läsning: Vetenskapsnyheter , arXiv , Natur