Technosignatury aneb jak vlastně mimozemšťany „slyšíme"
Miliardy investujeme do radioteleskopů, superpočítačů a vesmírných misí s jediným cílem – zachytit první nezpochybnitelný důkaz existence cizí civilizace. Jenže nová analýza fyzika z EPFL přináší dosti frustrující myšlenku: vlna takových signálů možná proletěla naší orbitou dávno předtím, než jsme byli schopni ji zaznamenat. Naše přístroje byly buď příliš slabé, nebo se dívaly špatným směrem.
Vědci nepočítají s tím, že jednoho dne uslyší něco jako „Haló, tady mimozemšťané." Hledají takzvané technosignatury – měřitelné stopy technologie, které příroda sama od sebe nevytváří. Může jít o celou řadu projevů:
- nestandardní rádiové vlny s jasně umělým charakterem,
- krátké a opakující se laserové záblesky,
- přebytek infračerveného záření poukazující na obří energetické stavby,
- podivné emisní vzory, které neodpovídají hvězdám, pulsarům ani černým dírám.
Aby bylo možné něco takového zachytit, musí být splněny dvě podmínky najednou. Signal musí fyzicky dosáhnout okolí Země. A zároveň musí být naše zařízení dostatečně citlivá, naladěná na správnou frekvenci a namířená správným směrem ve správný okamžik. První podmínka zní jednoduše. Druhá je noční můrou inženýrů i statistiků.
I kdyby vlna signálů od cizích civilizací procházela galaxií jako zářivá bublina, Země se může nacházet v její prázdné, „vydlabané" části – v době, kdy emise již dávno ustala, zatímco její ozvěna dál pokračuje vesmírem.
V praxi to znamená, že technosignatura může proletět Sluneční soustavou během pouhých dnů nebo měsíců, přičemž my zrovna nebudeme hledět správným směrem nebo ji přehlédneme v záplavě dat. A právě zde vstupuje do hry nejnovější práce Claudia Grimaldího – s poměrně střízlivým vědrem studené vody.
Statistický pohled z EPFL: míjí nás opravdu tolik signálů?
Grimaldi, teoretický fyzik z École Polytechnique Fédérale de Lausanne, se rozhodl matematicky uchopit to, o čem mnoho výzkumníků hovořilo pouze intuitivně. Sestavil statistický model, který zohledňuje mimo jiné tyto parametry:
| Parametr | Co popisuje |
|---|---|
| Doba trvání emise | Jak dlouho civilizace vysílá signál nebo „svítí" svou technologií |
| Vzdálenost vysílače | Jak daleko od Země emise začíná |
| Počet zdrojů | Kolik vysílačů lze očekávat v dané části Mléčné dráhy |
| Typ signálu | Zda se šíří všemi směry, nebo je soustředěn do úzkého paprsku |
Model ukazuje, že abychom dnes měli reálnou šanci zachytit alespoň jeden cizí signál, muselo by v minulosti okolím Země projet obrovské množství technosignatur. Tak velké, že počet „vysílačů" by začal převyšovat počet potenciálně obyvatelných planet v daném úseku galaxie. To zní velmi nepravděpodobně.
Stručně řečeno: pokud nyní žádné signály nezachycujeme, scénář „prostě jsme propásli celou masu emisí" se rozhodně nedá obhajovat snadno. Mnohem pravděpodobnější je, že takových emisí je jednoduše podstatně méně, než si rádi představujeme – nebo trvají velmi krátce.
Dva typy signálů: rozptýlené teplo a přesný maják
Analýza pracuje se dvěma hlavními kategoriemi hypotetických signálů:
- Emise šířící se všemi směry – například energetický odpad gigantické infrastruktury, který zahřívá okolí v infračerveném spektru.
- Cílené úzkopásmové signály – něco jako kosmické rádiové majáky nebo laserové záblesky záměrně vysílané do konkrétní části oblohy.
Ty první jsou jako žárovka uprostřed místnosti: svítí všude, ale z velké vzdálenosti je jejich jas velmi rozptýlený. Ty druhé připomínají laserové světlo – nesmírně intenzivní, avšak pouze v úzkém paprsku. V obou případech jsou nutné dalekohledy s mimořádnou citlivostí. U laserového paprsku navíc hraje roli štěstí – pokud Země neleží přesně na jeho dráze, neuvidíme vůbec nic.
Z analýzy plyne, že pravděpodobnost zachycení cizí technosignatury v jakémkoli daném okamžiku je krajně malá, jsou-li emise vzácné, krátkodobé a pocházejí-li z velkých vzdáleností.
Proč za celé dekády nic nezachytíme?
Od 60. let minulého století mířily radioteleskopy stovky hodin na vybrané oblasti oblohy. Přesto dosud chybí jednoznačný signál. Nová práce nabízí několik střízlivých vysvětlení.
Galaxie je obrovská, náš dosah směšně malý
Mléčná dráha má průměr přibližně sto tisíc světelných let. Naše systematické pátrání pokrývá zlomek promile tohoto prostoru a jen ve vybraných frekvenčních pásmech. Je to trochu jako hodnotit celou Zemi tím, že se díváme pouze na několik ulic v jediném městě.
Navíc signály, které očekáváme, se pravděpodobně vyskytují jen zřídka. V galaxii může v daném okamžiku existovat jen hrstka emisí, které jsou vůbec detekovatelné. Abychom je zachytili, musíme:
- hledět správným směrem,
- s dostatečnou citlivostí a expozicí,
- ve správném frekvenčním pásmu,
- přesně v době, kdy daná civilizace právě vysílá.
Jediná chyba v tomto řetězci a i silná, inteligentní emise se ztratí ve statistickém nebytí.
Slabé impulsy se topí v kosmickém hluku
Dalším problémem je samotná povaha dat. Vesmír je hlučný. Pulsary, výbuchy hvězd, rozžhavená plynná mračna – to vše tvoří šum na pozadí. Na jeho pozadí může cizí laser, který po milionech světelných let k nám dorazí jako jediný slabý záblesk, být k nerozeznání od běžného rušení.
Všesměrové emise, jako teplo gigantických struktur, to mají také těžké. Ze vzdálenosti tisíců světelných let vypadají jako jemné „oteplení" okolí hvězdy. Jsou zapotřebí velmi přesná měření a rozsáhlé srovnávací databáze, aby bylo možné sebevědomě prohlásit: „Tady se děje něco umělého."
Jsme tedy sami, nebo jen slepí?
Co z těchto analýz plyne pro běžného příznivce kosmologie? Především to, že absence signálu automaticky neznamená, že v celé galaxii neexistují technologické civilizace. Data říkají pouze tolik, že:
- technosignatur je buď málo a objevují se vzácně,
- nebo jejich emise trvají krátce, takže „signálové bubliny" nás rychle mine,
- nebo využívají způsoby komunikace, které zatím nechápeme.
Za druhé, scénář, v němž tisíce signálů v minulosti masově míjely Zemi a my jsme je nechtěně přehlédli, se jeví jako stále méně obhajitelný. Mnohem konzistentnějším předpokladem je, že cizích vysílačů je v našem kosmickém časoprostoru jednoduše poskrovnu.
Co bude dál s pátráním po mimozemské inteligenci?
Paradoxně Grimaldiho závěry nejsou výzvou ke kapitulaci. Spíše naznačují, že je třeba promyslet strategii. Místo krátkých monitorovacích kampaní namířených náhodně různými směry by mohlo mít větší smysl dlouhodobé sledování vybraných, perspektivních hvězd. Rostoucí sítě radioteleskopů a projekty využívající umělou inteligenci mohou pomoci vylovit jemné vzory z obrovského množství dat.
Stále větší roli hrají také průzkumy v infračerveném spektru, kde se pátrá po přebytku tepla svědčícím o vysoké spotřebě energie. I kdyby cizí civilizace nechtěla záměrně vysílat, její infrastruktura ji může nechtěně prozradit – podobně jako noční snímky Země odhalují rozvinutá města zářící do tmy.
Jak si to může představit laik?
Dobrou analogií je vlna na hladině jezera po vhození kamene. Vlna se šíří v kruzích a v určitém okamžiku projde místem, kde stojí pozorovatel na břehu. Pokud se zrovna dívá do telefonu místo na vodu, nevšimne si nic. O chvíli později po vlně není ani stopy – přestože se někde dál stále šíří.
V případě signálů od cizích civilizací je tímto „kamenem" období aktivní emise. Po jejím skončení zůstává ve vesmíru rozrůstající se sféra vln, uvnitř níž vládne ticho. Země se může nacházet:
- vně této sféry – signál k nám ještě nedorazil,
- uvnitř „vydlabané" části – signál nás již minul,
- přímo na povrchu sféry – jedině tehdy máme šanci na zachycení.
Celé umění programu SETI spočívá v tom, mít oči a antény otevřené přesně v tom krátkém okamžiku, kdy vlna prochází naší pozicí. A protože galaxie měří desítky tisíc světelných let, většina takových setkání bude krajně nepravděpodobná.
Pro část výzkumníků je to argument pro odvážnější investice do nové infrastruktury a algoritmů, které prohledají staré observační archivy a hledají přehlédnuté signály z minulých let. Pro jiné je to impuls věnovat větší pozornost misím zkoumajícím planety v naší vlastní galaktické sousednosti – protože pokud někdy narazíme na stopu mimozemské inteligence, nemusí přijít v podobě slavnostního rádiového „dobrý den" z druhého konce Mléčné dráhy.
