Onko naapurissa muukalainen sivilisaatio? Se on… mahdollista (on). Löysimme vuoden 2020 lopulla signaalinsuuntaProxima Centauri (ei välttämättäalkaenProxima Centauri), lähin naapuritähtemme. Nimetty BLC-1 -projektilta Break Through Listen , signaalia analysoidaan edelleen sen varmistamiseksi, ettei se ole vain oman sivilisaatiomme kaiku – tyypillisesti sitä, mitä ne osoittautuvat. Mutta miksi ei vain katso suoraan planeettoja Proxima Centaurissa jakatsojos siellä on sivilisaatio?
Avaruudesta katsottuna ilmeisin merkki jonkun maan päällä elävästä on planeettamme yön puolelta tuleva hehku. Kaupunkimme säteilevät valoa, joka leviää kosmokseen. Ongelmana on, että nykyisen sukupolven kaukoputket eivät ole tarpeeksi tehokkaita näkemään valoja kaukaisissa maailmoissa. Mutta useat tutkijat testaavat seuraavan sukupolven kaukoputkien ominaisuuksia jo piirustuspöydällä. Löytö? Joo! jos riittävän edistynyt… tai tarpeeksi hehkuva… voisimme nähdä, onko jollain toisella sivilisaatiolla valot päällä Proxima Centaurissa.
8k kokoelma materiaalia, joka on otettu kansainväliseltä avaruusasemalta, joka kiertää Maan kaupungin valojen yläpuolella
Webb Cam
On useita tapoja, joilla voit kertoa avaruusteknologian olemassaolosta toisella planeetalla. Saatamme esimerkiksi pystyä näkemään kaukaisen maailman aaltoilun valon massiivisen satelliittien tähdistön kulkiessa ( suuntaan, johon olemme menossa ). Ilmakehän saastuminen voi olla havaittavissa ydinkonfliktista (auts). Mutta vaikka nämä tekniikan merkit voivat johtua myös luonnonilmiöistä, kuten kiertävästä roskasta tai komeetan törmäyksestä, keinotekoinen valaistus eroaa tähtien luonnollisesta valosta. Elisa Tabor Stanfordin yliopistosta ja Abraham Loeb Harvardin yliopistosta ottivat James Webbin avaruusteleskoopin (JWST) virtuaalisen avaruusolioiden valometsästyksen koeajo . James Webb ei ole varsinaisesti vielä käynnistynyt joten tutkimus testaa JWST:n ominaisuuksien paperin spesifikaatioita.
Virtuaalinen JWST on koulutettu Proxima b:llä – Proxima Centauri -järjestelmän ainoalla vahvistetulla planeetalla, joka voisi isännöidä sivilisaatiota. Sijaitsee 4,25 valovuoden päässä Maasta, Seuraava b on kivinen maailma M-luokan asuttavalla alueella punainen kääpiö tähti Proxima Centauri – vain 12 % aurinkomme massasta. Proxima b on meitä painavampi noin 1,6 Maan massalla ja 1,3 kertaa säteellämme. Se kiertää Proxima Centauria vain 11,2 päivässä 7 miljoonan kilometrin etäisyydellä – vain 5 % etäisyydestä, jolla Maa kiertää aurinkoa.
Vahvistetut planeetat Proxima Centaurissa! – Fraser Cainin video – Universe Today
Tabor ja Loeb skaalasivat keinovalaistuksen murto-osana planeetan päivän puolelta heijastuvasta auringonvalosta. 0 % tällä asteikolla olettaisi, että planeetan yöpuoli on täysin pimeä, vailla keinovaloa. 100 % tarkoittaa, että planeetan yöpuoli on yhtä kirkas kuin päiväpuoli. Proxima b:n hypoteettisen sivilisaation käyttämän valotyypin oletetaan olevan samanlainen kuin LEDit maan päällä, joilla on erillinen keinotekoinen spektri. Tulokset? Jos Proxima b:n keinotekoinen yövalaistus saavuttaa 5 % luonnollisesta päivävalaistuksesta, JWST voisi havaita keinovalon 85 % varmuudella. Jos keinovalaistus saavuttaisi 9 %, JWST:n havaitsemisvarmuus nousee 95 prosenttiin.
5 % valaistus ei kuulosta paljolta, eikö niin? No, puhumme valosta atähti. Niin himmeä kuin Proxima Centauri verrataan aurinkoomme (noin 20 000 kertaa himmeämpi), se on silti paljon valoa. Vertailun vuoksi, maan keinotekoinen valaistus on vain 0,001 % heijastuneesta tähtien valaistuksesta. Toisin sanoen, jos Proxima b isännöi yhtä hehkuvaa sivilisaatiota kuin me, JWST ei havaitse sitä. Valojen pitäisi olla 500 kertaa kirkkaampia. Tuo skenaario on uskottava. Proxima b kiertää niin lähellä isäntätähteään, että se voi olla vuorovesilukossa – planeetan toinen puoli on aina tähteen päin, kun taas toinen on ikuisessa yössä. Vuorovesilukitun planeetan sivilisaatio saattaa joutua keskittymään valaistusinfrastruktuuriin, ja se voisi mahdollisesti, kuten Tabor ja Loeb olettaa, käyttää erittäin kirkkaita kiertoratapeilejä heijastamaan auringonvaloa planeetan yöpuolelle, jonka kaukoputket voisivat nähdä.
Tämä infografiikka vertaa Proxima Centaurin (Proxima b) ympärillä olevan planeetan kiertorataa aurinkokunnan samaan alueeseen. Proxima Centauri on pienempi ja viileämpi kuin Aurinko ja planeetta kiertää paljon lähempänä tähteään kuin Merkurius. Tämän seurauksena se sijaitsee hyvin asuttavalla vyöhykkeellä, jossa nestemäistä vettä voi esiintyä planeetan pinnalla.
Seuraava, seuraava sukupolvi: LUVOIR ja HabEx
Tabor ja Loeb osoittavat, että muut tulevaisuuden teleskoopit, kuten LUVOIR (Suuri UV-optinen infrapunamittari) saattaa olla jopa JWST:tä parempi havaitsemaan kaukaisen sivilisaation hehku. Vain muutama päivä niiden julkaisemisen jälkeen Thomas Beatty Tucsonin yliopiston tähtitieteen laitokselta, murskasi juuri nuo numerot . Beatty arvosteli sekä LUVOIRin että HabExin (Habitable Exoplanet Observatory) selvittää näiden kaukoputkien mahdollisuudet havaita kaupungin valot Proxima b:n lisäksi myös planeetoilla, jotka kiertävät tähtiä 30 prosentin etäisyydellä (parsek. 1 kpl = 3,26 valovuotta). Sekä LUVOIRilla että HabExillä on tehtävät luetteloida ja kuvata suoraan eksoplaneettoja, ja niiden on määrä julkaista vuonna 2035.
LUVOIR-observatorion tietokonetoisto – kiitos NASA:n
Samalla tavalla kuin Tabor ja Loeb käyttämällä virtuaalista JWST:tä, Beatty osoitti virtuaalisia LUVOIR- ja HabEx-observatorioita useisiin tähtijärjestelmiin, joissa tunnetaan maailmoja, kuten Proxima b, sekä hypoteettisia Maan kaltaisia maailmoja kiertämässä. G-, K- ja M-luokan tähdet . Beatty mittasi myös kaupungistuneen planeetan pinnan prosenttiosuuden. Mitä enemmän kaupungistumista, sitä kirkkaampi planeetan yöpuoli. Tämän mallin keinotekoinen valaistus jäljittelee maan yleisimpiä valoja – korkeapaineisia natriumkatuvalaisimia, jotka heijastavat betonipinnoista, ja niissä on myös luonnollisesta tähtivalosta erottuva spektri. Muuttujat ovat siis a) etäisyys Maasta b) planeetan kaupungistumisaste ja c) planeetta kiertävän tähden tyyppi. Kussakin skenaariossa virtuaaliset kaukoputket kuvaavat planeettoja vähintään 100 tunnin ajan kerätäkseen tarpeeksi valoa, joka virtaa tyhjiön läpi kohteen ratkaisemiseksi.
HabEx-observatorio käyttää 52 metrin kelluvaa tähtivarjoaan estämään ei-toivottu tähtivalo – kiitos NASA
Sokaisevan kirkas
Beatty (2021) Kuva 5 Katso kuvaus alla – napsauta suurentaaksesi
Yllä oleva kuva Beattyn julkaisusta näyttää kompromissin maapallon etäisyyden, kaupungistumisen tason ja emotähtien luokan välillä. Kaksi ensimmäistä muuttujaa, kaupungistumisen taso ja etäisyys Maasta, ovat itsestään selviä. Mitä kirkkaammat keinovalot ovat, sitä helpompi ne on nähdä. Jos planeetta sijaitsee lähempänä Maata, sen valot ovat helpompi nähdä. Mutta vanhemmalla on myös rooli näkyvyydessä. Pienempiä, himmeämpiä tähtiä kiertävillä planeetoilla on parempi kontrasti. Niiden tähdet ovat riittävän himmeitä, jotta ne eivät peitä keinovaloa, ja siksi M-punaisten kääpiötähtijärjestelmien planeetoilla voidaan nähdä alempaa kaupungistumista. Kuvan sininen värisävy osoittaa havaitsemisvarmuus . 1 sigma (kreikkalainen kirjain, joka on merkitty kuvassa) on noin 67 % varmuudella. 3 sigma on lähempänä 99 %. 10 sigmaa on käytännössä 100%.
Vaikka himmeämmät tähdet tarjoavat paremman kontrastin keinovalaistuksen havaitsemiseen, niiden asumisalueen säde on kuitenkin hyvin pieni. Planeetat kiertävät tähteä niin lähellä, että jos tietty punainen kääpiö on yli 10 pc:n päässä, emme voi enää erottaa sen planeettoja tähdestä. Kuvan operatiivista termiä kutsutaan IWA:ksi tai 'sisäiseksi työkulmaksi', jossa planeetta on nyt näkyvästi liian lähellä kantatähteä, jotta kaupungin valot olisivat havaittavissa. Kaukaisemmat kohteet suosivat silloin kirkkaampia Auringon kaltaisia tähtiä (G keltaiset kääpiöt (Aurinkomme) ja K oranssit kääpiöt), joilla on leveämmät asumisvyöhykkeet, joissa planeetat kiertävät kauempana tähdistään ja ovat näkyvämmin erotettavissa niistä.
Mutta vuorostaan nämä planeetat vaativat suuremman prosenttiosuuden kaupungistumisesta, koska niiden kirkkaammat emätähdet luovat vähemmän suotuisan kontrastin näiden planeettojen yöreunoihin. Jopa 10 prosentin etäisyydellä planeetalla, jonka kaupungistumisaste on 0,4–3 %, olisi näkyviä kaupungin valoja, jos ne kiertävät M-tähtiä, kun taas G/K-tähtiä kiertävillä planeetoilla tarvittaisiin yli 10 %. Yli 10 kpl:n yli vain G/K-tähtiä kiertävillä planeetoilla on näkyvää kaupunkivaloa, mutta ne tarvitsevat vielä suuremman prosenttiosuuden kaupungistumisesta. Minkä tahansa merkittävän havaitsemisen enimmäisalue on noin 30 kpl. Kuvassa käytetyt 4 kiikaritähtäintä ovat kaksi versiota LUVOIRista (A/B) ja kaksi versiota HabExistä. LUVOIR A:ssa on tehokkaampi 15 metrin peili, jossa on LUVOIR B ja 8 metrin peili. HabEx (SS) on HabEx-kiikari, joka on yhdistetty kelluvaan aurinkovarjostimeen tähtien valon suodattamiseksi, mikä auttaa planeettojen havaitsemisessa.
Ecumenopolis – kaupunkiplaneetta
Tämä yhdistelmäkuva, josta on tullut suosittu juliste, näyttää a globaali näkymä maapallosta yöllä , koottu yli 400 satelliittikuvasta. NASAn tutkijat ovat käyttäneet näitä yövalojen kuvia tutkiakseen säätä kaupunkialueilla.Kiitos: NASA/NOAA– klikkaa suurentaaksesi
Kaikilla omilla kaupunkivaloillamme maapallon pinta on vain 0,05 % kaupungistunut. Teleskooppimme eivät näkisi meitä, jos ne olisi pysäköity Proxima Centauriin. Suurempi prosenttiosuus kaupungistumisesta voisi auttaa meitä näkemään kaukaisen sivilisaation selkeämmin, esimerkiksi 100%. Mutta… mitä tarkalleenOn100 % kaupungistuminen? Ecumenopolis.
Ecumenopolis-maailman hehku avaruusstrategiavideopelissä Stellaris Pelin asuttavat planeetat voivat kehittyä näiksi kaupunkimaailmoiksi, kun sivilisaatiosi kehittyy vuosisatojen aikana simuloidussa galaksissa – Paradox Interactiven kehittämän ja julkaiseman Stellaris-videopelin grafiikkaa. Käytetty luvalla – klikkaa suurentaaksesi
Ecumenopolis on kaupunkiplaneetta – maailma, jossa koko pinta on yhden jättiläiskaupungin peitossa. Tieteiskirjallisuudesta löytyy useita esimerkkejä, kuten Human Empire Capital -planeetta Trantor Isaac Asimovin säätiötrilogiassa, Coruscantin tasavalta/imperiumipääkaupunki Star Warsissa tai Ecumenopolis-planeettatyyppi suosikkiavaruusstrategiavideopelissäni. Stellaris (josta ehdottomasti sain inspiraatiota tätä artikkelia kirjoittaessani). Mutta enemmän kuin nörtti scifi-konsepti, on mahdollista, että kehittynyt sivilisaatio voisi sulkea heidän maailmansa kokonaan loputtomaan kaupunkimaisemaan. Kuinka näkyvä sellainen maailma olisi?
Kuva 6 Beattyn artikkelista näyttää Ecumenopoliksen korkeapainenatriumvalojen selkeän voimakkaan hehkun. Nämä valot saavuttavat huippunsa noin 600 nm:n alueella korostetulla alueella.
Beatty mallinsi tulokset ja havaitsi, että tulevaisuuden kaukoputket pystyisivät havaitsemaan ympärillä olevia Ecumenopoliksen maailmoja82 tähteäAuringon tähtien läheisyydessä. Se on hämmästyttävä määrä tilaa. Joten jos joku siellä loistaa niin kirkkaasti, voimme ehkä nähdä hänet seuraavan vuosikymmenen aikana.
Proxima B-eacon
Beattyn työ osoittaa, että lähietäisyydeltä sijaitsevat punaiset kääpiöt tarjoavat parhaan mahdollisuuden havaita kaupunkimaailmoja, mikä tarkoittaa, että Proxima b on tämänhetkinen pääkohde. Proxima b:n Ecumenopolis-version havaitseminen olisihelpposeuraavan sukupolven kaukoputkeen. Itse asiassa voimme havaita vain 0,5 %:n kaupungistuminen planeetalla. Se on edelleen10 kertaaenemmän kuin maan nykyinen kaupungistuminen. Kaupunkien nykyinen kasvuvauhti kuitenkin laskee maapallon 0,5 prosenttiin seuraavan sadan vuoden aikana - silmänräpäyksessä tähtien ajassa. Jos muukalainen sivilisaatio on olemassa, ne olisivat voineet jo saavuttaa tämän kaupungistumisen tason olettaen, että tekniset sivilisaatiot ovat pitkäikäisiä. Ja se on asia – emme itse asiassa tiedä, että tekniset sivilisaatiot ovat pitkäikäisiä. Tämä on yksi syistä, miksi teemme SETI:tä. Kun joku muu loistaa tyhjyydestä, on enemmän toivoa, että voimme myös pitää valot päällä.
Ominaisuus Kuvan kuvaus:Ecumenopolis Planet kiertää Proxima Centauria muistuttavaa Red Dwarf Staria – Grafiikka videopelistä Stellaris, jonka on kehittänyt ja julkaissut Paradox Interactive.SUURI kiitos Paradox Interactive ja Stellaris tiimiä, joka salli heidän upeiden Ecumenopolis-kuvakaappaustensa käytön tässä artikkelissa. Rakenna oma kehittynyt sivilisaatiosi Ring Worlds-, Dyson Sphere- ja Ecumenopolis-planeettojen avulla etsimällä Stellaris Steamissa .
Seuraa Matthew'ta Viserrys ja Instagram avaruisempia tarinoita varten
Lisää tutkittavaa
[2105.08081] Proxima b:n keinovalojen havaittavuus (arxiv.org)
[2105.09990] Yövarsien kaupunkivalojen havaittavuus eksoplaneetoilla (arxiv.org)
Stellaris Grand Strategy Science Fiction -videopeli
James Webb Space Telescope – Webb/NASA
Habitable Exoplanet Observatory (HabEx) (nasa.gov)
Mahdollisesti asuttava eksoplaneetta vahvistettu lähimmän tähden ympäriltä! – Universumi tänään