Potenziell bewohnbare Planeten, die von der NASA-Raumsonde TESS entdeckt wurden, werden dank einer neuen Zusammenarbeit zwischen TESS-Wissenschaftlern und der Breakthrough Listen-Initiative zu Zielen für SETI, die Suche nach außerirdischer Intelligenz.
TESS, der Transiting Exoplanet Survey Satellite, ist der Nachfolger der fantastisch erfolgreichen Kepler-Mission, die insgesamt 2.717 bestätigte Exoplaneten und weitere 3.312 auf Bestätigung wartende Exoplaneten gefunden hat, die größtenteils weit entfernte Sterne umkreisen.
Die schiere Entfernung zu den meisten von Keplers Planeten macht es schwieriger, diese Planeten genauer zu untersuchen – oder tatsächlich nach Signalen von technologischen Gesellschaften auf ihnen zu suchen oder zu lauschen.
TESS untersucht jedoch die hellsten und nächstgelegenen Sterne am Nachthimmel, was Folgebeobachtungen der 10.000 Exoplaneten, die die Mission voraussichtlich finden wird, viel einfacher machen wird.
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Unter diesen 10.000 Planeten sind wahrscheinlich 50–100 Gesteinsplaneten in den bewohnbaren Zonen ihrer Sterne. In der bewohnbaren Zone zu sein bedeutet nicht unbedingt, dass solche Welten bewohnbar sein werden:Sie ist einfach definiert als die Entfernung von einem Stern, in der ein Planet mit einer erdähnlichen Atmosphäre Temperaturen aufrechterhalten könnte, die für flüssiges Wasser auf seiner Oberfläche geeignet sind.
Beispielsweise kann ihnen eine Atmosphäre fehlen, sie haben die falsche Art von Atmosphäre oder sie werden mit zu viel Strahlung bombardiert. Dennoch, trotz der Zweideutigkeiten, sind Planeten, die möglicherweise für das Leben, wie wir es kennen, bewohnbar sein könnten, gute Ausgangspunkte für SETI.
Funk- und Laserstrahlen
Das moderne SETI begann 1960, als der Astronom Frank Drake das Projekt Ozma durchführte, das die erste Suche nach außerirdischen Funksignalen war. Radio war im Jahr zuvor von den Astronomen Philip Morrison und Giuseppe Cocconi als vielversprechendes Mittel zur interstellaren Kommunikation identifiziert worden, die eine bahnbrechende Arbeit darüber verfassten, die in der Zeitschrift Nature veröffentlicht wurde .
Radio hat den Vorteil, dass es sowohl interstellaren Staub als auch unsere Atmosphäre passieren kann, um Radioteleskope auf der Erde zu erreichen, ohne absorbiert zu werden. Es half auch, dass die Funkkommunikation 1959–60 eine ausgereifte Technologie war, während der Laser gerade erst von Charles Townes erfunden worden war.
Heute umfasst SETI jedoch eine Vielzahl von Suchmethoden, darunter Funk- und optische Suchen, die nach leistungsstarken gepulsten Lasern suchen, die heller leuchten können als ein Stern.
Diese Laser sind keine Science-Fiction – wir haben Laser auf der Erde, die für Billionstel Sekunden so hell leuchten können, wie der 5,2-Petawatt-Laser in der Shanghai Superintense Ultrafast Laser Facility, der leistungsstärkste Laser der Welt.
Die Suche nach Funk- und optischen Signalen beschleunigt sich seit 2016 mit dem Beginn des SETI-Projekts Breakthrough Listen, das von der Breakthrough Foundation des Philanthropen Yuri Milner mit jährlich 15 Millionen Dollar finanziert wird.
Leck suchen
TESS erkennt Exoplaneten, indem es auf ihre „Transite“ achtet – das heißt, den Rückgang des Sternenlichts, wenn ein Planet von der Erde aus gesehen das Gesicht seines Sterns passiert oder sich über dieses bewegt. Dies hängt von einer ganz bestimmten Ausrichtung ab – wir müssen das exoplanetare System von der Kante zur Ebene der Umlaufbahn eines Exoplaneten betrachten, um ihn beim Transit sehen zu können.
Andrew Siemion, Leiter des Wissenschaftsteams Breakthrough Listen an der University of California, Berkeley, sagt, dass diese Ausrichtung tatsächlich ein großer Vorteil für SETI ist.
„Wir wissen aus unseren eigenen menschlichen Aktivitäten, dass die Erforschung des eigenen Planetensystems einer Zivilisation zu einer übermäßigen elektromagnetischen Leckage innerhalb dieser Ebene führt“, sagt er.
Siemion bezieht sich beispielsweise nicht auf Funklecks von Fernsehsignalen, da diese zu schwach wären, um erkannt zu werden. Seth Shostak, leitender Astronom am SETI-Institut in Kalifornien, hat berechnet, dass das berühmte Arecibo-Radioteleskop, wenn es bei Alpha Centauri, 4,3 Lichtjahre entfernt, aufgestellt wäre, das Fernsehleck der Erde nicht erkennen könnte.
Darüber hinaus hat er gezeigt, dass eine außerirdische Gesellschaft ein Radioteleskop mit einer Fläche von der Größe der Metropole Chicago benötigen würde, um das Fernsehleck der Erde in Entfernungen von Hunderten von Lichtjahren zu erkennen (fürs Protokoll, unser Leck ist noch nicht einmal so weit gereist – die Übertragung der Olympischen Spiele von 1936 sollte gerade die Hauptsterne des Sternbildes Großer Bär passieren, die inzwischen 80–85 Lichtjahre entfernt sind).
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Stattdessen spricht Siemion über die leistungsstarken Funksignale, die wir an Raumfahrzeuge senden, die andere Planeten in unserem Sonnensystem erkunden, und die Radarübertragungen, die zur Vermessung erdnaher Asteroiden oder zur Kartierung der Oberflächen von Venus oder Merkur verwendet werden.
Die Logik ist, dass, wenn technologische Gesellschaften auf Planeten existieren, die von TESS entdeckt wurden, auch sie ihr Planetensystem auf die gleiche Weise wie wir erforschen oder auf andere Weise zwischen den Welten in ihrem System kommunizieren, und daher könnten wir ihre Funkübertragungen auffangen und Radarstrahlen.
„Indem wir andere Systeme beobachten, die relativ zur Erde auf der Kante liegen, können wir unsere Wahrscheinlichkeit, Lecks von anderen Zivilisationen zu entdecken, dramatisch erhöhen“, sagt Siemion.
Dazu gibt es Vorbehalte. Die Radarstrahlen, mit denen wir Asteroiden suchen, sind eher einmalige Ereignisse als ein wiederholtes, langfristiges Muster von Signalen in einer bestimmten Richtung. In der Zwischenzeit werden Übertragungen an ein Raumschiff, das einen anderen Planeten erkundet, in verschiedene Richtungen relativ zu den Hintergrundsternen gesendet, während der Planet seinen Stern umkreist.
Dies würde die Bestätigung einer Entdeckung problematisch machen, da wir möglicherweise nur einen Funkstoß in unsere Richtung empfangen, und eine der goldenen Regeln von SETI lautet, dass ein Signal gesehen werden muss, um es zu wiederholen, damit es ernst genommen wird, da wir sonst mit ungelösten Rätseln enden , wie 1977 Wow! Signal.
Darüber hinaus enthalten Radarsignale keine intrinsischen Daten, sodass sie keine Nachricht tragen würden. Sollte jedoch ein anomaler Ausbruch starker Funkwellen von einem TESS-Planeten entdeckt werden, würde uns das sicherlich veranlassen, genauer hinzuschauen und zu sehen, ob wir andere, vielleicht schwächere Signale entdecken können.
Technosignaturen
Das Abhören von Funksignalen ist eine sehr typische SETI-Aktivität, aber im Jahr 2015 gab es eine Entdeckung, die dazu beigetragen hat, eine neue Ära der Suche nach Technosignaturen einzuläuten, was ein Ausdruck ist, der sich allgemein auf außerirdische Technologie bezieht.
Citizen Scientists, die Daten der Kepler-Mission auf der Website von Planet Hunters untersuchten, fanden einen Stern mit einer bizarren Abfolge von Transiten. Sie hatten kein Muster und die Transite waren unterschiedlich groß – an einem Punkt wurde ein Viertel des Lichts des Sterns blockiert!
Benannt nach der Astronomin Tabetha Boyajian von der Louisiana State University Boyajian's Star, wissen wir jetzt, dass die Transite von riesigen Staubklumpen verursacht werden, aber eine Zeit lang dachte man, dass die Transite von einer außerirdischen Megastruktur wie einem verursacht werden könnten unvollständige Dyson-Sphäre.
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Technosignaturen wurden zuvor von SETI-Wissenschaftlern in Betracht gezogen. Der legendäre Physiker Freeman Dyson entwickelte 1960 sein Dyson-Sphärenkonzept, das einen Schwarm von Solarenergiekollektoren um einen Stern vorsah.
Später, im Jahr 2005, schlug der französische Astronom Luc Arnold vor, wie eine technologische außerirdische Gesellschaft riesige geometrische Strukturen im Orbit bauen könnte – Pyramiden, Würfel, Ringe, Dodekaeder – die beim Durchgang einen markanten Einbruch im Licht eines Sterns erzeugen würden, den wir erkennen würden. um ihre Existenz zu kommunizieren.
Obwohl sich herausstellte, dass Boyajian’s Star keine Technosignatur war, hat die Aufmerksamkeit, die er sowohl von der wissenschaftlichen Gemeinschaft als auch von den Medien erhielt, dazu beigetragen, das Interesse an dem Konzept der Suche nach Technosignaturen dieser Art zu wecken.
Maschinelles Lernen
Eine Möglichkeit, dies zu tun, besteht darin, mithilfe von maschinellem Lernen Transitdaten zu untersuchen. „Clustering-Algorithmen“ können entwickelt werden, um Objekte mit ähnlichen Eigenschaften zusammenzufassen – dies wären Ihre typischen vorbeiziehenden Planeten oder vielleicht Sterne mit einer Plage von Sternflecken oder verfinsternde Doppelsterne, alles, was dazu führen könnte, dass das Licht eines Sterns abfällt. Objekte, die nicht in diese Gruppen passen, würden als Ausreißer angesehen, die möglicherweise etwas Neues bedeuten.
„Uns interessieren vor allem Algorithmen, die nach generischen Anomalien suchen – also nach jeglichem photometrischen Verhalten, das nicht erwartet wird“, sagt Siemion. Manchmal stellt sich heraus, dass ein Ausreißer das Ergebnis eines neuen oder unerwarteten Naturphänomens ist, wie es bei Boyajian’s Star der Fall war.
In anderen Fällen könnte die Anomalie das Ergebnis einer Eigenart des Beobachtungsinstruments selbst sein, weshalb es wichtig sei, direkt mit TESS-Wissenschaftlern zusammenarbeiten zu können, sagt Siemion, weil sie ihr Instrument besser kennen als jeder andere und in der Lage sein werden, es zu identifizieren solche Instrumentenartefakte.
Natürlich hofft man auch, dass sich der ein oder andere Ausreißer als echte außerirdische Technologie herausstellen könnte. Obwohl die Wahrscheinlichkeit gering ist, dass wir etwas finden, wissen wir es erst, wenn wir nachgesehen haben, und ein Nebenprodukt der Suche könnte die Entdeckung neuer Naturphänomene sein, wie im Fall von Boyajians Stern.
Die Arbeit an der Partnerschaft hat bereits begonnen, wobei die Clique von Observatorien von Breakthrough Listen die Entdeckungen von TESS weiterverfolgt.
Zu den dreizehn an der Suche beteiligten Observatorien gehören Radioteleskope wie das Allen Telescope Array und das Green Bank Telescope in den Vereinigten Staaten, das Lovell Telescope an der Jodrell Bank in Großbritannien und das Five Hundred Meter Aperture Telescope (FAST) in China. Das ist das größte Einzelschüssel-Radioteleskop der Welt.
Dann ist da noch die Suche nach optischen Lasersignalen, an der das VERITAS-Teleskop-Array in Arizona auf Hawaii und der Automated Planet Finder am Lick Observatory in Kalifornien beteiligt sind.
Dank Breakthrough Listen sowie der zunehmenden Zahl von Exoplaneten-Entdeckungen beginnt die SETI-Forschung wirklich Fahrt aufzunehmen. „Das Interesse am SETI-Bereich wächst definitiv, sowohl in den USA als auch international“, sagt Siemion.
Obwohl die Chancen einer erfolgreichen Entdeckung immer noch gegen uns stehen, gehen ET angesichts der schieren Anzahl von Sternen, die in der Galaxie gesucht werden müssen, langsam aber sicher die Orte aus, an denen sie sich verstecken können.