Arecibo radioteleskop Foto med tillstånd av NAIC-Arecibo Observatory, Fotograf David Parker Är vi ensamma i universum, eller finns det intelligenta varelser där ute som vi kan kommunicera med? Vi kanske aldrig vet om vi litar på rymdresor - avstånden mellan stjärnorna är ofattbart stora, och våra mest avancerade idéer för rymdraketer, såsom lätt framdrivning, kärnkraftsdrivning, sol segel och materia-antimateriella motorer, är många år från att bli verklighet.
Hur kan vi upptäcka tecken på utomjordiskt (ET) liv? Ett sätt är att i princip avlyssna radiokommunikation som kommer från andra sidan jorden. Radio är inte bara ett billigt sätt att kommunicera, men också ett tecken på en teknisk civilisation. Mänskligheten har avsiktligt meddelat sin närvaro sedan 1930 -talet genom radiovågor och tv -sändningar som färdas från jorden till rymden varje dag.
De Sök efter utomjordisk intelligens (SETI) utförs av dedikerade forskare varje dag. I filmen "Kontakt", Jodie Fosters karaktär, Ellie Arroway, söker i himlen med flera stora radioteleskop. När hon får ett radiomeddelande från en avlägsen stjärna, det finns djupa konsekvenser för mänskligheten.
SETI är en extremt kontroversiell vetenskaplig strävan. Vissa forskare tror att det är ett slöseri med tid och pengar, medan andra tror att upptäckt av en signal från ET för alltid skulle förändra vår syn på universum. I den här artikeln, vi kommer att undersöka SETI -programmet. Vi ska titta på hur radioteleskop fungerar och hur de används för SETI -sökningar, vilka sannolikheter att upptäcka främmande liv är, vad kan hända om eller när en sådan signal upptäcks och hur du själv kan delta i SETI.
Innehåll
Radiospektrum, visar fönstret, eller "vattenhål, "i mikrovågsregionen Universum är en fruktansvärt stor plats. Hur kan du bäst söka på den enorma himlen efter en radiosignal från ET? Det finns tre grundläggande dilemman:
Eftersom himlen är så stor, det finns två grundläggande tillvägagångssätt för SETI -sökningar:
När du befinner dig i ett okänt område och vill hitta en station på din bilradio, du måste vrida på ratten tills du tar upp något, eller tryck på knappen "sök" eller "skanna" om din radio har dessa funktioner. Väl, frågan är, var kan ET sända? Detta är kanske den största utmaningen för SETI -forskare eftersom det finns så många frekvenser - "miljarder och miljarder, "för att citera Carl Sagan. Universum är fyllt med radiobrus från naturligt förekommande fenomen, ungefär som en sommarnatt är fylld med ljudet av syrsor och andra insekter. Lyckligtvis, naturen ger ett "fönster" i radiospektrumet där bakgrundsbruset är lågt.
I frekvensområdet 1- till 10-gigahertz (GHz), det finns en kraftig minskning av bakgrundsljud. I denna region, det finns två frekvenser som orsakas av exciterade atomer eller molekyler:1,42 GHz, orsakad av väteatomer, och 1,65 GHz, orsakas av hydroxyljoner. Eftersom väte och hydroxyljoner är vattenkomponenter, detta område har kallats vattenhål . Många SETI -forskare menar att ET skulle veta om denna frekvensregion och medvetet sända dit på grund av det låga bruset. Så, de flesta SETI -sökprotokoll inkluderar detta område av spektrumet. Även om andra "magiska" frekvenser har föreslagits, SETI -forskare har inte nått enighet om vilka av dessa frekvenser som ska sökas.
Ett annat tillvägagångssätt begränsar inte sökningen till någon, litet frekvensområde, men bygger istället stort, flerkanaliga bandbreddssignalprocessorer som kan skanna miljontals eller miljarder frekvenser samtidigt. Många SETI -projekt använder detta tillvägagångssätt.
Antalet radioteleskop i världen är begränsat, och SETI -forskare måste tävla med andra radioastronomer om tiden på dessa instrument. Det finns tre möjliga lösningar på detta problem:
Mycket av SETI -forskningen har gjorts genom att "hyra" tid på befintliga radioteleskop. Så här gick det till i filmen "Kontakt". I den verkliga världen, Project Phoenix (den enda riktade SETI -sökningen) har hyrt tid på Parkes radioteleskop i Australien, 140-meters teleskopet i Green Bank, West Virginia och Arecibo radioteleskop i Puerto Rico. Project Phoenix har en traktorvagn full av signalanalysutrustning som den fäster vid teleskopet för sökningen.
SERENDIP -projektet gör en extra mottagare på ett radioteleskop (Arecibo) som används av någon annan. SERENDIP -forskarna analyserar sedan signalerna från målet av intresse. Project SERENDIP drar nytta av stora mängder teleskoptid, men dess forskare har inte kontroll över vilka mål som studeras och kan inte genomföra uppföljningsstudier för att bekräfta en möjlig ET-signal.
Allen Telescope Array är ett nytt radioteleskop som byggs av SETI Institute. Beläget nordost om San Francisco, i "radiotyst område" vid University of California vid Berkeley's Hat Creek Observatory, matrisen kommer helt och hållet att ägnas åt SETI, med hjälp av hundratals eller kanske tusentals parabolantenner av bakgårdstyp för att samla in radiosignaler genom interferometri (se avsnittet Dishes for the Sky för information om radioteleskop). Allen Telescope Array beräknas kosta cirka 26 miljoner dollar.
Allen Telescope Array (överst:prototyp med sju skålar; botten:konstnärskoncept av färdig matris) Foto med tillstånd av Seth Shostak/SETI Institute 
Allen Telescope Array (överst:prototyp med sju skålar; botten:konstnärskoncept av färdig matris) Foto med tillstånd av Seth Shostak/SETI Institute Flera SETI -projekt har genomförts sedan 1960. Några av de stora är:
För detaljer om dessa och andra SETI -projekt, se länkavsnittet i slutet av artikeln.
Om en signal detekteras, det finns en rad steg som följer för att bekräfta att signalen är utomjordisk:
När en signal har bekräftats, det finns mycket specifika steg som måste följas vid offentliggörandet av denna information (se SETI Institute:Principeförklaring angående aktiviteter efter upptäckten av utomjordisk intelligens för detaljer). Filmen "Contact" har en bra skildring av detekteringen av en ET -signal och efterföljande händelser.
Vilka är möjligheterna att hitta ET -signaler? För att lösa detta problem, astronom Frank Drake införde en ekvation för att beräkna antalet ET -civilisationer i galaxen 1961. Ekvationen, nu kallad Drake ekvation , anser astronomiska, biologiska och sociologiska faktorer i dess uppskattningar:
var:
Fraktionerna i Drake-ekvationen har värden som inte är noll mellan noll och 1. De tre första termerna på den högra sidan av ekvationen är de astronomiska termerna. De två nästa är de biologiska termerna. De sista två är de sociologiska termerna.
Drake -ekvationen har varit en riktlinje i SETI -forskning. Värdet av N har beräknats vara allt från tusentals till miljarder civilisationer i galaxen, beroende på uppskattningar för de andra värdena.
Om vi använder de uppskattningar som anges ovan, och bestäm R * lika med 40, då blir drakeekvationen:
Som du kan se, resultaten av Drake -ekvationen är mycket beroende av de värden som du använder, och värdena på N har beräknats var som helst från 1 till tusentals. Vissa aspekter av SETI och allmän astronomisk forskning har ägnats åt att samla in data för tillförlitliga uppskattningar av termerna i Drake -ekvationen, såsom antalet extrasolära planeter. Se länkavsnittet för mer information om Drake -ekvationen.
Fermi ParadoxDen nobelprisvinnande fysikern Enrico Fermi resonerade att om det tar liv miljarder år att utveckla intelligens och signalera eller resa till stjärnorna, och om det finns miljarder världar i universum, och om universum är över 13 miljarder år gammalt, varför har vi inte fått besök av ET, eller varför kryper inte galaxen med ET? Detta argument har använts för att ifrågasätta värdet av SETI, och författaren David Brin har expanderat det i en uppsats som heter "The Great Silence" (se "Are We Alone in the Cosmos ?:The Search for Alien Contact in the New Millennium").
SETI@startskärm (större version av bilden) År 1999, University of California at Berkeley forskare Dan Werthimer och David P. Anderson arbetade med Project SERENDIP. De insåg att en begränsande faktor vid analys av data från Arecibo -maträtten som SERENDIP använde var den tillgängliga datorkraften. Istället för att använda en eller flera stora superdatorer för att analysera data, många mindre stationära datorer kan användas för att analysera små bitar av data över Internet. De utarbetade ett skärmsläckarprogram som heter SETI@home som kan laddas ner från UC Berkeley över Internet och finns på en deltagares hemdator. Programmet kan fungera i bostad eller som en skärmsläckare.
Så här fungerar projektet:
Skärmsläckaren är indelad i tre sektioner:fönstret för dataanalys (övre vänstra), data/användarinformation (uppe till höger) och frekvens-effekt-tid-grafen för data när den analyseras (nedre). Databiten analyseras genom att data sprids ut över många kanaler med hjälp av en matematisk teknik som kallas a Fast Fourier Transform (FFT) . Om uppgifterna är slumpmässiga, då blir signalen i alla kanaler lika. Om en signal ( spika ) är närvarande, då kommer en eller flera FFT -kanaler att sticka ut över resten, över en viss effektnivå. Nästa, programmet ser för att se om frekvensen för någon spik flyttas något till andra frekvenser - detta skift skulle orsakas av jordens rotation, indikerar att spiken är av utomjordiskt ursprung. Till sist, eftersom Arecibo -skålen är stationär - inte spårar föremål med jordens rotation - skulle en ET -signal glida över skålens yta, från kant till centrum till kant, och en plott av spiken över tid skulle se ut som en klockformad kurva. Programmet testar för att se om spetsen passar den här kurvan. Om dessa tre kriterier är uppfyllda, programmet flaggar informationen för senare analys av UC-Berkeley.
Dataanalysfönster för SETI@home Avsnittet data/användarinformation på skärmen innehåller anteckningar om observationerna som erhöll databiten, samt anteckningar om användaren.
Data/användarinformation del av SETI@startskärmen 
Graffönster för SETI@startskärm Grafskärmen tillåter användaren att se analysens framsteg med en enda blick. Programmet noterar alla observerade spikar och vidarebefordrar denna information till UC Berkeley för vidare analys. Varje datamängd behandlas oberoende av två användare för bekräftelse. Om en spik passerar kriterierna för en möjlig signal, sedan kommer andra SETI -projekt att undersöka koordinaterna mer i detalj för att bekräfta fyndet.
Med SETI@home, en dator och en internetanslutning, du kan delta i SETI -forskning. Hittills, SETI@home-webbplatsen får en miljon träffar och 100, 000 unika besökare per dag.
NoteraVissa former av Drake -ekvationen lägger till en ytterligare term efter R * - f s , för den bråkdel av bildade stjärnor som är solliknande stjärnor. Icke-nollvärden på f s variera mellan noll och 1, men uppskattas till 0,1 eller 10 procent.
Det verkar som om allmänheten är mycket intresserad av SETI -forskning, om intresset kan mätas från det monetära stödet från privata stiftelser som SETI Institute och SETI League och deltagande i SETI@home. Framtiden för SETI ser ljus ut, med utvecklingen inom följande områden:
Möjligheten till intelligent liv som existerar någon annanstans i universum har fascinerat mänskligheten i tusentals år. Vi befinner oss för närvarande i en tid då vår teknik har avancerat tillräckligt för att vi ska kunna upptäcka signaler från ET och till och med sända våra egna signaler till stjärnorna. Med framstegen inom teknik och det ökande intresset för SETI, vi kan vara nära att hitta svaret på den där gamla frågan, "Finns det intelligent liv där ute?"
Interferometrar kombinerar bilder från flera radioteleskop för att skapa en bild som ser ut att ha tagits från en stor maträtt. Om ET kommunicerar via radio, hur kan vi upptäcka sådana signaler? Radiosignaler är ljusvågor, som synligt ljus, infrarött ljus (värme) och röntgenstrålar. Men radiosignaler har längre våglängder än dessa andra former av ljus. För att upptäcka ET -radiosignaler, du använder ett radioteleskop. Ett radioteleskop är en radiomottagare som liknar den radio som du har i ditt hus eller i din bil. Den har följande delar:
Diagram över delar av ett radioteleskop (Cassegrain -design).
Håll muspekaren över etiketterna för ett utrop av varje del.
I allmänhet, stora radioteleskop låter dig upptäcka svaga signaler och lösa dem - så, ju större rätt, desto större upplösning av signalen. Dock, stora rätter är svåra och dyra att bygga och underhålla. För att komma runt detta problem, radioastronomer använder en teknik som kallas interferometri . Interferometri kombinerar signalerna från flera små radioteleskop utspridda över ett stort område för att uppnå motsvarande en stor maträtt över samma område (se länkarna på nästa sida för detaljer om interferometri).
För mer information om SETI och relaterade ämnen, kolla in länkarna på nästa sida.
