Vi har brugt årtier på at lytte – men hvad nu hvis vi allerede har gået glip af det?
I årtier har vi investeret milliarder i radioteleskoper, supercomputere og rumfartsmissioner i håbet om at opfange det første bevis på en fremmed civilisation. En ny analyse fra en fysiker ved det schweiziske EPFL antyder noget dybt frustrerende: en bølge af sådanne signaler kan have passeret Jordens bane for længe siden, mens vores instrumenter var for svage, for blinde eller simpelthen pegede i en helt forkert retning.
Søgen efter fremmed intelligens er ingen science fiction. Forskere ved observatorier verden over lytter systematisk til universet, analyserer data fra både rumteleskoper og jordbaserede radioteleskoper og gennemgår milliarder af registreringer. Alligevel har vi endnu ikke et eneste bekræftet signal. Fysikeren Claudio Grimaldi fra École Polytechnique Fédérale de Lausanne fremlægger nu en ubehagelig hypotese: måske har vi allerede modtaget teknosignaturer fra avancerede civilisationer, men vi kiggede simpelthen det forkerte sted hen på det forkerte tidspunkt. Eller endnu mere sandsynligt – sådanne udsendelser er langt sjældnere i universet, end vi bryder os om at forestille os.
Hvad er teknosignaturer, og hvordan genkender vi en fremmed civilisation?
Forskere forventer ikke en lydoptagelse i stil med "Hej, her er rumvæsenerne." De leder efter såkaldte teknosignaturer – målbare spor af teknologi, som naturen ikke selv frembringer. Det kan være usædvanlige radiobølger med en tydelig kunstig struktur, kortvarige gentagne laserblink, et overskud af varme i det infrarøde spektrum der tyder på gigantiske energikonstruktioner, eller mærkelige emissionsmønstre der ikke svarer til stjerner, pulsarer eller sorte huller.
For at et sådant signal kan registreres, kræves to betingelser opfyldt. Først skal det fysisk nå frem til Jordens nærhed. Derefter skal vores udstyr være tilstrækkeligt følsomt, indstillet til den rette frekvens og rettet mod det korrekte punkt på himlen – præcis i det øjeblik signalet passerer. Den første betingelse lyder enkel. Den anden er ingeniørers og statistikeres mareridt.
Selv om en signalbølge fra rumvæsener krydser galaksen som en lysboble, kan Jorden befinde sig i den tomme, "udhulet" del af den. Det vil sige på et tidspunkt, hvor emissionen for længst er ophørt, men ekkoet stadig rejser videre ud i rummet. I praksis betyder det, at en teknosignatur kan passere Solsystemet i løbet af dage eller måneder, mens vi netop da kigger et helt andet sted hen – eller slet ikke registrerer noget i datamylderet.
Forskere ved observatorierne Green Bank i West Virginia og i det australske Parkes har i årtier systematisk overvåget udvalgte stjerner. De anvender radioteleskoper med diametre på adskillige meter og analyserer frekvenser fra nogle få megahertz til snesevis af gigahertz. Alligevel er intet entydigt bevis dukket op. Det er netop derfor Grimaldi udformede en statistisk model, der forklarer denne frustrerende realitet med kolde tal.
EPFL's statistiske model afslører den kolde sandhed om chancerne for at opfange et signal
Grimaldi besluttede sig for at beregne det, som mange forskere hidtil kun havde diskuteret intuitivt. Han opstillede en matematisk model, der tager højde for tætheden af potentielt beboelige planeter i Mælkevejen, hyppigheden af teknosignaturudsendelser, emissionernes varighed, afstanden fra Jorden og følsomheden af vores instrumenter. Resultatet er bekymrende: for at vi reelt skulle have en chance for at opfange blot ét fremmed signal i dag, måtte langt flere teknosignaturer have passeret Jorden tidligere, end det virker sandsynligt.
Med andre ord: hvis vi ikke ser signaler nu, er scenariet "vi overså bare en stor mængde emissioner" ikke særlig holdbart. Langt mere sandsynligt er det, at sådanne udsendelser simpelthen er meget sjældnere end antaget, eller at de varer meget kort tid. I sin studie offentliggjort i The Astrophysical Journal vurderer Grimaldi, at sandsynligheden for at opfange en langvarig teknosignatur på et givet tidspunkt er ekstremt lav – set i lyset af vores teleskopnetværks nuværende dækning af himlen.
Forskere fra Universitetet i Berkeley, der drev projektet SETI@home, behandlede i over tyve år milliarder af datapunkter fra Arecibo-radioteleskopet i Puerto Rico. Alligevel fandt de ingen bekræftet signal fra fremmed intelligens. Grimaldihs model viser præcis hvorfor: jo kortere og sjældnere emissionsbegivenhederne er, desto mindre er sandsynligheden for, at vores detektor peger det rigtige sted hen på det rette tidspunkt.
En yderligere faktor er selve galaksens størrelse. Mælkevejen har en diameter på cirka hundrede tusinde lysår og rummer hundredvis af milliarder stjerner. Vores systematiske undersøgelser dækker en brøkdel af en promille af dette område – og kun inden for udvalgte frekvensbånd. Det svarer til at forsøge at bedømme hele Jordens overflade ved at kigge på et par gader i én by.
To typer hypotetiske signaler: spredt varme og målrettede fyrtårne
I Grimaldihs analyse optræder to overordnede typer af hypotetiske signaler, som fremmede civilisationer potentielt kunne udsende. Den første er alsidig emission, der spredes i alle retninger – eksempelvis spildenergi fra gigantisk infrastruktur, som "opvarmer" omgivelserne i det infrarøde spektrum. Den anden type er målrettede signaler, noget i stil med kosmiske radiofy rtårne eller laserblink, der bevidst sendes mod et bestemt område af himlen.
De første minder om en pære midt i et rum: de lyser overalt, men fra stor afstand er glansen meget udvasket. De andre ligner en laserpeger: utrolig intensiv, men kun inden for en snæver stråle. I begge tilfælde kræves teleskoper med usædvanlig høj følsomhed. Med laserstrålen spiller held desuden en rolle – hvis Jorden ikke ligger præcis i skuddets linje, ser vi ingenting.
Forskere fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics vurderer, at en avanceret civilisation med evnen til at bygge en Dyson-sfære omkring sin stjerne ville producere et målbart overskud af infrarød stråling. James Webb-teleskopet kan detektere sådanne anomalier op til en afstand på flere tusinde lysår. Men også her gælder det, at vi skal vide, hvor vi kigger, og at signalet skal være stærkt nok til at skille sig ud fra den naturlige baggrundsstøj.
Målrettede laserpulser udgør en endnu større udfordring. Hvis en civilisation på en planet ved stjernen Proxima Centauri sendte et lasersignal mod Jorden, skulle det have en effekt på snesevis af megawatt for at kunne detekteres med vores nuværende instrumenter. Og Proxima Centauri er kun fire lysår væk. Ved fjernere stjerner ville energikravene vokse eksponentielt.
Grimaldihs analyse viser, at chancen for at registrere en fremmed teknosignatur på et givet tidspunkt er ekstremt lille, hvis emissionerne er sjældne, kortvarige og stammer fra store afstande. Derfor er selv årtiers systematisk lytning måske ikke nok.
Hvorfor fanger vi intet – heller ikke med de bedste instrumenter?
Siden 1960'erne har hundredvis af timers arbejde med radioteleskoper været rettet mod udvalgte dele af himlen. Alligevel har vi ikke ét entydigt signal. Grimaldihs studie tilbyder flere kolde forklaringer på, hvorfor det forholder sig sådan.
Galaksen er enorm, og vores rækkevidde er latterligt lille. Mælkevejens diameter er omkring hundrede tusinde lysår. Vores systematiske undersøgelser dækker en brøkdel af en promille af dette område og kun inden for udvalgte frekvenser. De signaler, vi forventer, forekommer sandsynligvis meget sjældent. På et givet tidspunkt kan der i galaksen kun eksistere ganske få emissioner, som overhovedet har en chance for at være detekterbare for os. For at opfange dem skal vi:
- kigge i den rigtige retning
- have tilstrækkelig følsomhed og eksponeringstid
- arbejde inden for det korrekte bølgebånd
- kigge præcis i det øjeblik den pågældende civilisation sender
Én enkelt fejl i denne kæde, og selv en stærk, intelligent emission forsvinder i den statistiske ikke-eksistens. Forskere fra det californiske SETI-institut anvender et netværk af radioteleskoper kaldet Allen Telescope Array, der består af 42 antenner med en diameter på seks meter hver. Selv dette avancerede system dækker kun et forsvindende lille udsnit af himlen ad gangen.
Et andet problem er selve datakvaliteten. Universet er støjende. Pulsarer, stjerneeksplosioner, glødende gassky er – alt dette skaber baggrundsstøj. Mod den baggrund behøver en fremmed laser, der efter millioner af lysår ankommer til os som et enkelt svagt blink, ikke at skille sig ud fra almindelig interferens. Alsidige emissioner som varme fra gigantiske konstruktioner har det heller ikke nemmere. Fra tusinder af lysårs afstand ligner de blot en svag "opvarmning" af omgivelserne omkring en stjerne.
Svage impulser drukner i rummets støj. Arecibo-observatoriet i Puerto Rico registrerede milliarder af individuelle signaler inden dets kollaps i 2020. Det store flertal var naturlige fænomener eller jordbaseret interferens. At evaluere en sådan datamængde kræver sofistikerede algoritmer og maskinlæring, som først i de seneste år har nået det nødvendige niveau.
Er vi alene i galaksen – eller blot midlertidigt blinde og døve?
Hvad betyder disse analyser så for den almindeligt ruminteresserede? For det første betyder fraværet af signaler ikke automatisk, at der ingen teknologiske civilisationer findes i galaksen. Dataene fortæller os blot, at enten forekommer teknosignaturer sjældent, eller emissionerne varer så kort tid at "signalbobler" hurtigt passerer os forbi, eller at de anvender kommunikationsmetoder vi endnu ikke forstår.
For det andet ser scenariet, hvor tusinder af signaler massivt passerede Jorden tidligere og vi utilsigtet overså dem alle, ikke længere ud til at være den mest fornuftige forklaring. Langt mere konsistent er antagelsen om, at fremmede sendere simpelthen er sjældne i vores kosmiske nærhed i tid og rum. Forskere ved SETI-instituttet i Mountain View, Californien er derfor ved at revidere deres søgestrategier.
Et interessant alternativ er biosignaturer – livsspor, der ikke nødvendigvis behøver at være teknologiske. James Webb-teleskopet analyserer exoplaneters atmosfærer og leder efter ilt, metan og andre gasser, der kunne indikere biologisk aktivitet. Planeten TRAPPIST-1e, der ligger fyrre lysår borte, er ét af kandidaterne til en sådan undersøgelse.
Paradoksalt nok er Grimaldihs konklusioner ikke en opfordring til at opgive søgen. De antyder snarere, at strategien bør genovervejes. I stedet for kortvarige lyttekampagner i mange tilfældige retninger kan det være mere meningsfuldt med langsigtet overvågning af udvalgte, lovende stjerner. Voksende netværk af radioteleskoper og beregningsprojekter baseret på kunstig intelligens kan hjælpe med at fiske subtile mønstre ud af store datamængder.
Sådan kan en ikke-specialist forestille sig det – og hvad sker der nu?
Et godt billede er en bølge på vandet, når man kaster en sten i en sø. Bølgen breder sig i en cirkel. På et bestemt tidspunkt passerer den det sted, hvor en iagttager står på bredden. Hvis vedkommende netop kigger på sin telefon og ikke på vandet, bemærker han ingenting. Et øjeblik senere er der ikke et spor af bølgen tilbage – selv om den stadig breder sig et sted længere ude.
I tilfældet med signaler fra rumvæsener er "stenen" perioden med aktiv emission. Når den ophører, efterlader den en udvidende kugle af bølger i universet, med stilhed indeni. Jorden kan befinde sig:
- uden for denne kugle – signalet er endnu ikke nået frem til os
- inde i den "udhulet" del – signalet er allerede passeret os
- præcis på overfladen – kun da har vi en chance for at registrere det
Hele kunsten ved SETI består i at have øjne og antenner åbne præcis i det korte tidsvindue, hvor bølgen passerer vores position. Og da galaksen måler snesevis af tusinde lysår på tværs, vil de fleste sådanne møder være ekstremt usandsynlige.
Søgning i det infrarøde spektrum får stadig større betydning, idet man leder efter et varmeoverskud der signalerer højt energiforbrug. Selv om en fremmed civilisation ikke ønsker at sende signaler, kan dens infrastruktur utilsigtet afsløre den – ligesom nattebilleder af Jorden afslører udviklede byer. Spitzer Space Telescope kortlagde tusinder af stjerner i det infrarøde bånd inden det afsluttede driften i 2020.
For nogle forskere er Grimaldihs arbejde et argument for endnu dristigere investeringer i ny infrastruktur og algoritmer, der kan gennemgå gamle observationsarkiver på jagt efter signaler der blev overset for år siden. For andre er det en vejledning om, at missioner der undersøger planeter i vores egen galaktiske nærhed er mindst lige så vigtige. Hvis vi nogensinde støder på spor af fremmed intelligens, behøver det slet ikke at komme i form af et spektakulært radio-"goddag" fra den anden ende af Mælkevejen. Det kan være noget langt mere subtilt – noget vi kun vil være i stand til at genkende med fremtidens teknologi.
