Desetiletí investujeme miliardy do radioteleskopu, superpoчítačů a kosmických misí v naději, že zachytíme první důkaz o cizí civilizaci. Nová analýza fyzika ze švýcarské EPFL však naznačuje něco frustrujícího: vlna takových signálů mohla už dávno protnout oběžnou dráhu Země, jenže naše přístroje byly příliš slabé, slepé nebo se dívaly úplně jinam.
Hledání mimozemské inteligence není science fiction. Vědci z observatoří po celém světě systematicky naslouchají vesmíru, analyzují data z Hubbleova teleskopu i pozemních radioteleskopů a vyhodnocují miliardů záznamu. Přesto zatím nemáme jediný potvrzený signál. Nová studie fyzika Claudia Grimaldiho z École Polytechnique Fédérale de Lausanne přináší nepohodlnou hypotézu: možná jsme už technosignatury od vyspělých civilizací zachytili, jen jsme se nedívali správným směrem ve správný okamžik. Nebo ještě pravděpodobněji, takových vysílání je ve vesmíru daleko méně, než si rádi představujeme.
Grimaldi ve své práci použil statistické modely, které zohledňují rozložení potenciálně obydlitelných planet v Mléčné dráze, četnost emisí a citlivost našich teleskopů. Výsledky naznačují, že abychom dnes měli reálnou šanci zachytit byť jeden cizí signál, muselo by jich v minulosti kolem Země projet obrovské množství. Tak velké, že počet vysílačů by převyšoval počet vhodných planet v daném sektoru galaxie. To zní málo věrohodně.
Co jsou technosignatury a jak vůbec poznáme cizí civilizaci
Vědci nepočítají s nahrávkou ve stylu „Ahoj, tady Marťané“. Hledají takzvané technosignatury, tedy měřitelné stopy technologie, které příroda sama od sebe nevytváří. Mohou to být neobvyklé rádiové vlny s jasně umělou strukturou, krátké opakující se laserové záblesky, nadbytek tepla v infračerveném spektru svědčící o gigantických energetických konstrukcích nebo podivné vzory emisí, které neodpovídají hvězdám, pulsarům ani černým děrám.
Aby se takový signál dal zaregistrovat, musí nastat dvě podmínky. Nejprve musí fyzicky dorazit do okolí Země. Poté musí být naše zařízení dostatečně citlivá, nastavená na správnou frekvenci a zaměřená správným směrem na obloze přesně v okamžiku, kdy signál prochází. První podmínka se zdá jednoduchá. Druhá je noční můra inženýrů a statistiků.
I když vlna signálů od mimozemšťanů protíná galaxii jako světelná bublina, Země se může nacházet v její prázdné, „vyhloubené“ části. V době, kdy emise už dávno utichla, ale ozvěna stále letí dál vesmírem. V praxi to znamená, že technosignatura může projet Sluneční soustavou během dnů či měsíců a my se právě v tu chvíli díváme úplně jinam nebo nezaznamenáme nic v šumu dat.
Vědci z observatoře Green Bank v Západní Virginii i z australského Parkesu desítky let systematicky sledují vybrané hvězdy. Používají radioteleskopy s průměrem desítek metrů, analyzují frekvence od několika megahertzů po desítky gigahertzů. Přesto žádný jednoznačný důkaz nepřišel. Grimaldi právě proto sestavil statistický model, který tuto frustrující realitu vysvětluje chladnými čísly.
Statistický model z EPFL ukazuje chladnou pravdu o šancích na zachycení
Grimaldi, teoretický fyzik z École Polytechnique Fédérale de Lausanne, se rozhodl spočítat to, o čem mnoho badatelů mluvilo jen intuitivně. Sestavil matematický model zohledňující hustotu potenciálně obyvatelných planet v Mléčné dráze, frekvenci vysílání technosignatur, dobu trvání emisí, vzdálenost od Země i citlivost našich přístrojů. Model ukazuje znepokojivý výsledek: abychom dnes měli reálnou šanci zachytit byť jediný cizí signál, muselo by v minulosti kolem Země projet mnohem více technosignatur, než je pravděpodobné.
Jinak řečeno, pokud nyní signály nevidíme, scénář „prostě jsme přehlédli celou masu emisí“ není příliš obhajitelný. Mnohem pravděpodobnější je, že takových vysílání je zkrátka mnohem méně, než si rádi představujeme, nebo trvají velmi krátce. Grimaldi ve své studii publikované v časopise The Astrophysical Journal odhaduje, že pravděpodobnost zachycení dlouhodobě působící technosignatury v daném okamžiku je extrémně nízká při současné hustotě pokrytí oblohy našimi teleskopy.
Vědci z univerzity v Berkeley, kteří provozují projekt SETI@home, zpracovali přes dvacet let miliardy datových bodů z radioteleskopu Arecibo v Portoriku. Přesto žádný potvrzený signál cizí inteligence nenašli. Grimaldiho model ukazuje, proč: čím kratší a vzácnější jsou emisní události, tím menší je šance, že náš detektor bude ve správný čas zaměřený správným směrem.
Dalším faktorem je samotná velikost galaxie. Mléčná dráha má průměr zhruba sto tisíc světelných let a obsahuje stovky miliard hvězd. Naše systematické průzkumy pokrývají zlomek promile této oblasti a jen ve vybraných frekvenčních pásmech. To je jako kdybyste se pokoušeli zhodnotit celou Zemi pohledem na pár ulic v jednom městě.
Dva typy hypotetických signálů: rozptýlené teplo a cílená maják
V Grimaldiho analýze se objevují dva hlavní typy hypotetických signálů, které by mimozemské civilizace mohly vysílat. První jsou všesměrové emise šířící se do všech směrů, například odpadní energie z gigantické infrastruktury, která „zahřívá“ okolí v infračerveném spektru. Druhým typem jsou zaměřené signály, něco jako kosmické rádiové majáky nebo laserové záblesky vysílané záměrně do konkrétní oblasti oblohy.
Ty první jsou jako žárovka uprostřed místnosti: svítí všude, ale z velké vzdálenosti je jejich záře velmi rozmazaná. Druhé připomínají laserové ukazovátko: nesmírně intenzivní, ale jen v úzkém paprsku. V obou případech jsou zapotřebí teleskopy s výjimečnou citlivostí. U laserového paprsku navíc hraje roli štěstí – pokud Země neleží přesně v linii střelby, neuvidíme nic.
Vědci z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics odhadují, že vyspělá civilizace schopná postavit Dysonovu sféru kolem své hvězdy by produkovала měřitelný nadbytek infračerveného záření. Teleskop James Webb dokáže takové anomálie detekovat až do vzdálenosti několika tisíc světelných let. Jenže i zde platí, že musíme vědět, kam se dívat, a signál musí být dostatečně silný, aby se odlišil od přirozeného pozadí.
Cílené laserové pulzy představují ještě větší výzvu. Pokud by civilizace na planetě u hvězdy Proxima Centauri vysílала laserový signál směrem k Zemi, musel by mít výkon desítek megawattů, aby byl detekovatelný našimi současnými přístroji. A to je Proxima Centauri jen čtyři světelné roky daleko. U vzdálenějších hvězd by energetické nároky rostly exponenciálně.
Z Grimaldiho analýzy vyplývá, že šance zaregistrovat cizí technosignaturu v daném okamžiku je extrémně malá, pokud jsou emise vzácné, krátkodobé a pocházejí z velkých vzdáleností. Proto i desetiletí systematického naslouchání nemusí stačit.
Proč už desítky let nic nechytáme ani s těmi nejlepšími přístroji
Od šedesátých let dvacátého století stovky hodin práce radioteleskopů směřují k vybraným úsekům oblohy. Přesto nemáme jediný jednoznačný signál. Grimaldiho studie nabízí několik chladných vysvětlení, proč tomu tak je.
Galaxie je obrovská a náš dosah je směšně malý. Mléčná dráha má průměr asi sto tisíc světelných let. Naše systematické průzkumy pokrývají zlomek promile této oblasti a jen ve vybraných frekvencích. Signály, které očekáváme, se pravděpodobně vyskytují vzácně. V daném okamžiku může v galaxii existovat jen několik emisí, které mají vůbec šanci být pro nás detekovatelné. Abychom je zachytili, musíme:
- sledovat správným směrem
- mít dostatečnou citlivost a expoziční čas
- pracovat ve správném vlnovém pásmu
- díval se přesně v okamžiku, kdy ta civilizace právě vysílá
Jediná chyba v tomto řetězci a i silná, inteligentní emise se ztratí ve statistické neexistenci. Vědci z kalifornského institutu SETI používají síť radioteleskopů Allen Telescope Array, která má 42 antén o průměru šest metrů každá. I tento pokročilý systém pokrývá jen nepatrný výsek oblohy najednou.
Dalším problémem je samotná povaha dat. Vesmír je hlučný. Pulsary, výbuchy hvězd, rozpálené plynové mraky – to všechno vytváří šum pozadí. Na jeho pozadí se cizí laser, který po milionech světelných let dorazil k nám jako jediný slabý záblesk, nemusí lišit od běžného rušení. Všesměrové emise, jako teplo gigantických struktur, to nemají o nic jednodušší. Ze vzdálenosti tisíců světelných let vypadají jako jemné „zahřátí“ okolí hvězdy.
Slabé impulsy mizí v hluku vesmíru. Observatoř Arecibo v Portoriku před svým zhroucením v roce 2020 zaznamenala miliardy jednotlivých signálů. Drtivá většina z nich byly přírodní jevy nebo pozemské rušení. Vyhodnocení takového množství dat vyžaduje sofistikované algoritmy a strojové učení, které teprve v posledních letech dosáhlo potřebné úrovně.
Jsme sami v galaxii, nebo jen dočasně slepí a hluší
Co tedy z těchto analýz vyplývá pro běžného nadšence do vesmíru? Zaprvé, absence signálu automaticky neznamená, že v celé galaxii nejsou žádné technologické civilizace. Data ukazují jen tolik, že buď je technosignatur málo a objevují se vzácně, nebo jejich emise trvají krátce, takže „signální bubliny“ nás rychle míjejí, nebo používají komunikační metody, které ještě nechápeme.
Zadruhé, scénář, že v minulosti tisíce signálů masově míjely Zemi a my jsme nechtěně všechno přehlédli, už nevypadá jako nejrozumnější vysvětlení. Mnohem konzistentnější se jeví předpoklad, že cizích vysílačů je zkrátka málo v naší kosmické blízkosti v časoprostoru. Vědci z institutu SETI v Mountain View v Kalifornii proto přehodnocují strategie vyhledávání.
Zajímavou alternativou jsou biosignatury – stopy života, který nemusí být nutně technologický. Teleskop James Webb analyzuje atmosféry exoplanet hledáním kyslíku, metanu a dalších plynů, které by mohly signalizovat biologickou aktivitu. Planeta TRAPPIST-1e ve vzdálenosti čtyřiceti světelných let je jedním z kandidátů na takový výzkum.
Paradoxně Grimaldiho závěry nejsou výzvou ke vzdání se. Spíše naznačují, že je třeba přehodnotit strategii. Místo krátkých kampaní naslouchání v mnoha náhodných směrech může být smysluplnější dlouhodobé monitorování vybraných, slibných hvězd. Rostoucí sítě radioteleskopů a výpočetní projekty založené na umělé inteligenci mohou pomoci vylovit jemné vzory z obrovského množství dat.
Jak si to může laik představit a co dělat dál
Dobrým obrazem je vlna vody po vhození kamene do jezera. Vlna se rozšiřuje v kruhu. V určitém okamžiku prochází místem, kde stojí pozorovatel na břehu. Pokud se zrovna dívá do telefonu a ne na vodu, nic nezaznamená. Po chvíli po vlně není ani stopa, i když někde dál se stále šíří.
V případě signálů od mimozemšťanů je tím „kamenem“ období aktivní emise. Po jejím ukončení ve vesmíru zůstává rozšiřující se koule vln, uvnitř které panuje ticho. Země se může nacházet:
- vně této koule – signál k nám ještě nedorazil
- uvnitř „vyhloubené“ části – signál už nás minul
- přesně na povrchu – jen tehdy máme šanci na registraci
Celé umění SETI spočívá v tom, mít oči i antény otevřené přesně v tom krátkém čase, kdy vlna prochází naší pozicí. A protože galaxie má rozměr počítaný v desítkách tisíc světelných let, většina takových setkání bude extrémně nepravděpodobná.
Coraz větší význam mají také pátrání v infračerveném spektru, kde se hledá nadbytek tepla signalizující velkou spotřebu energie. I když cizí civilizace nechce vysílat signály, její infrastruktura ji může nedobrovolně prozradit – podobně jako noční snímky Země odhalují rozvinutá města. Teleskop Spitzer Space Telescope před ukončením provozu v roce 2020 zmapoval tisíce hvězd právě v infračerveném pásmu.
Pro část badatelů je Grimaldiho práce argument, aby ještě odvážněji investovali do nové infrastruktury a algoritmů, které prohlédnou stará pozorovací archiva v hledání signálů přehlédnutých před lety. Pro jiné je to vodítko, že stejně důležité jsou mise zkoumající planety v naší vlastní galaktické blízkosti. Pokud někdy narazíme na stopu cizí inteligence, vůbec nemusí přijít ve formě efektního rádiového „dobrý den“ z druhého konce Mléčné dráhy. Může to být něco mnohem subtilnějšího, co budeme schopní rozpoznat až s technologiemi budoucnosti.
