Kosmiczne śmieci w naszym kosmicznym sąsiedztwie

W naszej galaktyce Drogi Mlecznej znajduje się kilkaset miliardów gwiazd, a ponad kilka procent z nich zawiera nadającą się do zamieszkania planetę o masie Ziemi . Większość gwiazd porusza się po kołowych orbitach wokół centrum Galaktyki, ponieważ powstały one z zimnego gazowego dysku, podobnie jak planety wokół Słońca.

Nasz dysk galaktyczny jest pięćdziesiąt milionów razy większy niż zasięg naszego układu planetarnego i obejmuje średnicę pięćdziesięciu tysięcy lat świetlnych od strony przeciwnej do położenia Słońca. Oznacza to, że każdy sygnał świetlny, jaki możemy otrzymać od obcej cywilizacji po drugiej stronie, został wyemitowany mniej więcej w czasie, gdy pierwsze fale Homo-sapiens migrowały do ​​Europy i zastąpiły rdzennych neandertalczyków. Gatunek ludzki był wtedy nie do odróżnienia od natury. Do tej pory ewoluowaliśmy do cywilizacji technologicznej zdolnej do tworzenia statków kosmicznych, Internetu i GPT-4. Ale nasze własne programy telewizyjne w ciągu ostatnich siedemdziesięciu lat osiągnęły już zaledwie dwieście gwiazd podobnych do Słońca. Podobnie nasze własne sondy międzygwiezdneupłynie dziesięć tysięcy lat, zanim opuszczą obłok Oorta Układu Słonecznego i wejdą na rzeczywiste terytorium międzygwiezdne. Spóźniliśmy się na galaktyczną imprezę.

Większość początkowo nadających się do zamieszkania planet podobnych do Ziemi stała się niezdatna do zamieszkania miliardy lat temu z powodu kosmicznej historii formowania się gwiazd i ewolucji gwiazd. Do tej pory ich podobne do Słońca gwiazdy ewoluowały i wygotowały całą ciekłą wodę na ich powierzchni, tak jak Słońce zrobi z Ziemią za miliard lat. Ponieważ późno rozkwitamy, to przesunięcie w czasie zmniejsza szansę na wykrycie sygnału świetlnego od bliźniaczej cywilizacji, która dzieli naszą stuletnią fazę technologiczną. Alternatywnym sposobem na znalezienie partnerów międzygwiezdnych jest śledzenie długotrwałych produktów technologicznych, które pozostają grawitacyjnie związane z Drogą Mleczną, abyśmy mogli je znaleźć, nawet jeśli nadawcy zmarli dawno temu. Innymi słowy, nawet jeśli przegapiliśmy imprezę, wciąż mogliśmy znaleźć balony dryfujące na nasze podwórko z naszego sąsiedztwa. Choć balony mogą wydawać się śmieciami, niosą ważne przesłanie o przeszłości naszych sąsiadów.

Nasze własne „ imprezowe balony ” zostały wysłane z Układu Słonecznego jako chemiczne rakiety. Tyrania równania rakietowego oznacza, że ​​taki statek kosmiczny może osiągnąć tylko jedną dziesiątą prędkości ucieczki z dysku Drogi Mlecznej. Jest to błogosławieństwo w naszych poszukiwaniach bliźniaczej cywilizacji, która nas poprzedzała, ponieważ podobne „balony imprezowe” innych cywilizacji wciąż są uwięzione przez grawitację na dysku Drogi Mlecznej, miliardy lat po wystrzeleniu.

Z prędkością kilkudziesięciu kilometrów na sekundę rakiety chemiczne mogłyby rozprzestrzeniać się po dysku galaktycznym w czasie krótszym niż miliard lat, umożliwiając tym wystrzelonym w pobliżu starszych gwiazd dotarcie do wnętrza Układu Słonecznego. Jak wykazałem w niedawnej pracy z moim studentem, Carsonem Ezellem, rozkład przestrzenny rakiet chemicznych nad płaszczyzną środkową dysku Galaktyki przypomina rozkład starych gwiazd, które mają podobny rozkład prędkości.

Źródłem zabawy i przechwałek dla cywilizacji galaktycznych może być wystrzeliwanie cienkich membran w przestrzeń międzygwiezdną. W niedawnym artykule pokazałem, że w przypadku warstw o ​​grubości mikrona siła odpychania światła gwiazd przeciwdziała przyciągającej grawitacji dysku Drogi Mlecznej. W rezultacie takie membrany unosiłyby się, przenoszone przez ciśnienie promieniowania nad dyskiem, podobnie jak latawce są przenoszone przez wiatr nad Ziemią. W innym niedawnym artykule pokazałem, że membrany, które zostały zaprojektowane jako płytki sfery Dysona w celu zbierania energii w bezpośrednim sąsiedztwie gwiazdy, zostaną naturalnie wypchnięte w przestrzeń międzygwiezdną, gdy gwiazda rozjaśni się i stanie się czerwonym olbrzymem.

Obfita populacja membran międzygwiezdnych mogłaby wyjaśnić anomalne niegrawitacyjne przyspieszenie pierwszego obiektu międzygwiezdnego, `Oumuamua , pod względem ciśnienia promieniowania słonecznego. Rzeczywiście, anomalne przyspieszenie zmniejszało się płynnie odwrotnie proporcjonalnie do kwadratu odległości , zgodnie z oczekiwaniami dla cienkiego obiektu. Podobny impuls światła słonecznego wykryto w przypadku cienkiej obudowy ze stali nierdzewnej wzmacniacza rakietowego NASA 2020 SO , który został odkryty trzy lata po `Oumuamua przez to samo obserwatorium Pan-STARRS .

Mniejszych kosmicznych śmieci technologicznych będzie prawdopodobnie znacznie więcej niż dużych kawałków, albo dlatego, że są łatwiejsze do wystrzelenia, albo dlatego, że powstały w wyniku rozpadu większych obiektów. Scenariusz rozpadu wyjaśnia dużą obfitość fragmentów muszli na plaży w porównaniu z populacją nieprzerwanych muszli morskich, z których te fragmenty pochodzą. Dwa międzygwiezdne meteory, które poprzedzały `Oumuamua, IM1 ze stycznia 2014 r. i IM2 z marca 2017 r., były około sto razy mniejsze niż `Oumuamua, ale milion razy liczniejsze.

Funkcjonalne urządzenia prawdopodobnie będą rzadsze niż śmieci kosmiczne, biorąc pod uwagę nasze doświadczenia z tworzywami sztucznymi w oceanach Ziemi . Biorąc pod uwagę, że wskaźnik wykrywalności międzygwiezdnych meteorów o skali metra występuje raz na dekadę, powinniśmy spodziewać się, że nowe urządzenia funkcjonalne będą rzadkie, chyba że wycelują w Ziemię. Co więcej, biorąc pod uwagę miliard lat podróży międzygwiezdnych obiektów, które są grawitacyjnie związane z dyskiem Drogi Mlecznej, takie sondy powinny były zdefiniować Ziemię ze względu na jej biosferę jako pożądane miejsce docelowe na długo przed tym, zanim odróżniliśmy się od natury.

Międzygwiezdne spotkanie daje nam okazję do zapoznania się z najnowszymi osiągnięciami nauki i technologii w naszym kosmicznym sąsiedztwie. To jest uzasadnienie projektu Galileo , który obsługuje nowe obserwatorium astronomiczne na Uniwersytecie Harvarda, analizuje nowe dane satelitarne i wkrótce rozpocznie ekspedycję na Ocean Spokojny , próbując odzyskać pozostałości po pierwszym międzygwiezdnym meteorze, IM1 .

W życiu codziennym doświadczenie odzyskiwania śmieci na podwórku naszego domu jest frustrujące. To dlatego, że jesteśmy już świadomi naszych sąsiadów. Ale biorąc pod uwagę naszą ignorancję na temat galaktycznych sąsiadów, każdy kawałek technologicznego śmiecia z przestrzeni międzygwiezdnej znaleziony przez Projekt Galileo będzie cenny. Kawałki zostaną oznaczone w Obserwatorium Harvard College i wypożyczone muzeom i zespołom badawczym na całym świecie. Żaden recykling nie będzie dozwolony.

O AUTORZE

Avi Loeb jest szefem projektu Galileo, dyrektorem-założycielem inicjatywy Black Hole Initiative na Uniwersytecie Harvarda, dyrektorem Instytutu Teorii i Obliczeń w Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics oraz byłym przewodniczącym wydziału astronomii na Uniwersytecie Harvarda (2011 –2020). Przewodniczy radzie doradczej projektu Breakthrough Starshot i jest byłym członkiem Prezydenckiej Rady Doradców ds. Nauki i Technologii oraz byłym przewodniczącym Rady ds. Fizyki i Astronomii Akademii Narodowych. Jest autorem bestsellera „ Extraterrestrial: The First Sign of Intelligent Life Beyond Earth ” oraz współautorem podręcznika „ Life in the Cosmos ”, oba opublikowane w 2021 roku. Jego nowa książka zatytułowana „ Interstellar ”, ma ukazać się w sierpniu 2023 roku.