W końcu wiemy, gdzie szukać sygnałów od obcych cywilizacji. W 2034 r. będziemy potrafili je odbierać

W naszej galaktyce, w Drodze Mlecznej, znajduje się od dwustu do czterystu miliardów gwiazd. Obecne szacunki wskazują, że wokół jednej czwartej z nich mogą krążyć planety typu ziemskiego i to w takiej odległości, że na ich powierzchniach mogą istnieć warunki sprzyjające powstaniu i istnieniu życia. Jeżeli nawet na niewielkiej części z nich powstało życie, to możemy mieć w naszej własnej galaktyce mnóstwo miejsc, w których potencjalnie możemy odkryć życie.

Ludzie od dawna zastanawiają się, jak nawiązać kontakt z przedstawicielami obcej cywilizacji. W 1974 r. wykorzystując 300-metrowej średnicy radioteleskop Arecibo w Portoryko, wysłaliśmy silny sygnał w kierunku gromady kulistej M13 oddalonej od nas o ponad 22 000 lat świetlnych.

Na pokładach sond Voyager 1 i 2, które w 1977 r. wystartowały na podbój Układu Słonecznego, a teraz znajdują się już w przestrzeni międzygwiezdnej, znajdują się złote płyty z nagranymi na nich przesłaniami od Ziemian dla obcych cywilizacji, które być może przechwycą je za tysiące lat.

Jednocześnie, w ramach programu SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence, pl. poszukiwanie pozaziemskiej inteligencji) od dziesięcioleci analizujemy sygnały napływające do nas z przestrzeni kosmicznej i rejestrowane przez teleskop w Arecibo.

Póki co, cisza.

14 września 2015 r. jeszcze w trakcie testów, dwa detektory znajdujące się w Hanford w stanie Waszyngton oraz w Livingston w stanie Luizjana jako pierwsze w historii zaobserwowały przechodzące w pobliżu Ziemi fale grawitacyjne. Do tego czasu fale grawitacyjne były konstruktami czysto teoretycznymi, których istnienie przewidział niemal sto lat wcześniej Albert Einstein. Szczegółowe analizy wykazały, że owe fale zostały wyemitowane w momencie połączenia się dwóch czarnych dziur o masach 29 i 36 mas Słońca.

Rozpatrując je w kontekście poszukiwania życia w kosmosie, warto zauważyć, że fale grawitacyjne, w przeciwieństwie, do fal radiowych, ultrafioletowych czy gamma, przemieszczają się w przestrzeni kosmicznej, absolutnie nie zwracając uwagi na materię stojącą na ich drodze.

W najnowszym artykule naukowym opublikowanym na łamach renomowanego periodyku Scientific Reports grupa astronomów zaproponowała zupełnie nowy sposób poszukiwania informacji od obcych cywilizacji.

Astronomowie wyszli z założenia, że odpowiednio zaawansowana cywilizacja, którą ograniczają jedynie prawa fizyki, która jest w stanie wykorzystywać energię całych gwiazd, jest w stanie podróżować między różnymi gwiazdami, może w pewnym momencie chcieć poinformować całą galaktykę o swoim istnieniu. Aby tego dokonać, będzie musiała wyemitować sygnał z jakiegoś charakterystycznego punktu w przestrzeni, z punktu, na który patrzy pół galaktyki, a sam sygnał musi być na tyle prosty i oczywisty, aby każda cywilizacja, która go zauważy, wiedziała, że ma do czynienia z sygnałem nienaturalnym, sztucznym, celowo przez kogoś wyemitowanym.

Czy w gąszczu gwiazd tworzących naszą galaktykę jest jakieś jedno miejsce, w którego stronę może się, prędzej czy później, zwracać każda potencjalnie istniejąca cywilizacja? Oczywiście. Jest to supermasywna czarna dziura SgrA* znajdująca się w samym środku naszej galaktyki. Każda zaawansowana cywilizacja będzie wiedziała, że jest to obiekt, który różni się od wszystkich innych w galaktyce. Dopiero od kilkudziesięciu lat ludzkość wie, że supermasywna czarna dziura w centrum naszej galaktyki to obiekt o masie... cztery miliony razy większej od masy Słońca. Jej masę udało się tak dokładnie ustalić, analizując ruch gwiazd znajdujących się w jej bezpośrednim otoczeniu. Jak na razie nie wiemy jedynie, czy nasza gargantuicznych rozmiarów czarna dziura rotuje wokół własnej osi, czy nie.

Gdy na Ziemi aktywiści chcą zwrócić uwagę na jakiś ważny problem albo zaprotestować przeciwko działaniom niszczącym środowisko naturalne, albo w końcu zdobyć tony lajków na swoim profilu na Instagramie, wybiegają nago na środek boiska podczas ważnego meczu, bo to właśnie w tamtą stronę zwrócone są dziesiątki tysięcy oczu.

Analogicznie, gdyby jakaś cywilizacja chciała nadać sygnał do całej galaktyki o treści „Halo, czy jest tam kto? My jesteśmy tutaj!” to powinna to zrobić właśnie gdzieś blisko centralnej, supermasywnej czarnej dziury. To miejsce w naszej galaktyce jest środkiem boiska podczas finału Mistrzostw Świata w Piłce Nożnej.

Jest jednak jeden problem. Jak sprawić, aby nikt w galaktyce nawet przez chwilę nie pomyślał, że źródłem obserwowanego przez niego sygnału jest jakieś naturalne zjawisko fizyczne czy astronomiczne?

Autorzy opisywanego artykułu proponują umieszczenie swego rodzaju nadajnika na bardzo charakterystycznej orbicie wokół supermasywnej czarnej dziury.

Jakby tego było mało, naukowcy podejrzewają, że odpowiednio zaawansowana cywilizacja umieściłaby swój nadajnik na tej orbicie tak, aby poruszał się on „pod prąd”, po orbicie wstecznej. Dlaczego? To proste: istnieje mała szansa na to, że naturalny obiekt astronomiczny będzie w stanie utrzymać się na takiej orbicie przez dłuższy czas. Jeżeli zatem uda się taki obiekt dostrzec i będzie on utrzymywał się na takiej orbicie, najprawdopodobniej nie jest naturalny i został tam przez kogoś umieszczony.

Krótko mówiąc, będzie to nadajnik fal grawitacyjnych, które będą słyszalne z naprawdę dużych odległości, praktycznie z każdego miejsca w Drodze Mlecznej. W swoim artykule astronomowie nazwali go pieszczotliwie Sygnalistka (ang. Messenger).

Aby emitowane przez nią fale grawitacyjne były wystarczająco silne, Sygnalistka musi sama w sobie być obiektem o masie obiektów astronomicznych. Z jednej strony musi być wystarczająco duża, aby emitować fale grawitacyjne dostrzegalne z dużych odległości, a z drugiej strony musi być odpowiednio mała, aby utrzymanie jej na orbicie nie wymagało zbyt dużo energii.

Bezpośrednie otoczenie supermasywnej czarnej dziury w niczym nie przypomina pustki przestrzeni międzygwiezdnej. Znajduje się tam mnóstwo zjonizowanego gazu. Gdybyśmy umieścili tam planetę taką jak Jowisz czy gwiazdę taką jak Słońce, zostałyby one szybko rozerwane przez oddziaływania pływowe ze strony pobliskiej czarnej dziury.

Szansę na przetrwanie mają obiekty bardzo gęste, i to gęste w skali astronomicznej, np. białe karły, gwiazdy neutronowe czy w końcu małe czarne dziury.

Autorzy artykułu uważają, że odpowiednio zaawansowana cywilizacja mogłaby przechwycić planetę wielkości Jowisza i ścisnąć ją do punktu, w którym zapadnie się w czarną dziurę. Taki niewielki (czarna dziura o masie Jowisza będzie miała średnicę mniejszą niż 3 metry) , supergęsty obiekt spokojnie mógłby poruszać się po ostatniej stabilnej orbicie wokół czarnej dziury, emitując fale grawitacyjne.

Badacze zauważają, że niestety nie wiemy, jak długo żyją zaawansowane cywilizacje od momentu, w którym posiądą technologię pozwalającą im na unicestwienie całej swojej planety. Być może są to tysiące lat, a być może są to miliony lat. Tak czy inaczej, aby taki sztuczny nadajnik krążący wokół czarnej dziury miał sporą szansę na to, że zauważy go inna cywilizacja na odpowiednim poziomie rozwoju, powinien emitować fale grawitacyjne przez około miliard lat.

Do tego jednak niezbędna jest dodatkowa energia. Dlaczego? Obiekt poruszający się po orbicie w takim miejscu, emitując fale grawitacyjne, traci energię orbitalną. Bez dodatkowej energii z czasem wytraci prędkość i osunie się do wnętrza czarnej dziury, znikając na dobre.

Przy takim zapasie energii nadajnik może stabilnie utrzymywać się na tej samej orbicie, emitując powtarzalne fale grawitacyjne o stałej częstotliwości. Jednocześnie wszystkie inne cywilizacje obserwujące takie obiekt i zauważające, że w skali miesięcy czy lat emitowane przez niego fale nie zmieniają częstotliwości, choć powinny na skutek utraty energii, będą wiedziały, że mają do czynienia z obiektem nienaturalnym, a więc stworzonym przez inną cywilizację.

Nie. A przynajmniej jeszcze nie. Niemniej jednak powstające już kosmiczne obserwatorium fal grawitacyjnych LISA, które może wystartować w 2034 r., będzie w stanie dostrzec omawiany tutaj, hipotetyczny nadajnik już w pierwszym roku obserwacji. Po pięciu latach obserwacji będziemy w stanie dostrzec już podobny nadajnik nawet o masie superziemi.

LISA to przyszłe obserwatorium kosmiczne, budowane przez Europejską Agencję Kosmiczną. Będzie ono składało się z trzech satelitów otrzymujących za pomocą laserów odpowiednią od siebie odległość. Satelity będą tworzyły swego rodzaju formację o kształcie trójkąta równobocznego o boku dłogości 2,5-3 milionów kilometrów.

Wiedzielibyśmy, że nie jesteśmy sami we wszechświecie. Wróć. Wiedzielibyśmy, że nie tylko raz powstało życie we wszechświecie. W artykule opublikowanym w 2018 r. w czasopiśmie Scientific American profesor Abraham Loeb z Centrum Astrofizyki na Harvardzie zauważa, że problemem jest długość istnienia zaawansowanej cywilizacji. Być może nie są to długie okresy, szczególnie w skali astronomicznej. Według Loeba mamy dużo większe szanse na odkrycie pozostałości po dawnych cywilizacjach i taki nadajnik może być właśnie urządzeniem stworzonym przez obcą cywilizację, urządzeniem, które wciąż nadaje sygnał od cywilizacji, która już od dawna nie istnieje.

Załóżmy, że jest 2035 r., LISA jest już na orbicie, zaczynamy obserwacje i po roku, w danych, dostrzegamy fale grawitacyjne wyemitowane przez nadajnik obcych, dokładnie taki jak opisano powyżej. Co więcej, mamy dużo szczęścia i okazuje się (nie wiadomo w jaki sposób), że nadajnik jest całkowicie nowy, i właściwie dopiero zaczął emitować fale grawitacyjne. Pierwsza myśl: Hurra! Nie obserwujemy reliktu sprzed milionów lat, a nowy nadajnik, dopiero co umieszczony na orbicie wokół czarnej dziury.

I co? I nic.

Supermasywna czarna dziura SgrA* znajdująca się w centrum naszej galaktyki, w centrum Drogi Mlecznej, oddalona jest od nas o prawie 30 000 lat świetlnych. Oznacza to, że to co obserwujemy spoglądając na nią, w rzeczywistości miało miejsce 30 000 lat temu. To znaczy, że ten nowy nadajnik, który dopiero co umieszczono na orbicie, w rzeczywistości umieszczono tam 30 000 lat temu, gdy po Ziemi obok Homo sapiens żyli jeszcze Neandertalczycy, a ludzie dopiero zaczęli tworzyć dzieła naskalne w jaskiniach.

Owszem, zanim owe fale grawitacyjne, rozchodzące się z prędkością światła dotarły do nas, ludzkość przeszła na wyższy poziom zaawansowania i opracowała narzędzia, które pozwoliły jej je dostrzec. Pozostaje zatem pytanie o to, czy budowniczy nadajnika jeszcze istnieją...?

Przestrzeń kosmiczna naprawdę nie sprzyja kontaktom i zapewnia wręcz przesadny poziom dystansu społecznego.