Shelley Wright är att använda ett brett ljus-samla kraft av Fresnel-linser, liknande dem som används i fyrar, för att söka efter främmande laser signaler.
FRANK ROGOZIENSKI
år 2015 var Sofia Sheikh i lösa ändar., Hennes rådgivare vid University of California (Uc), Berkeley, med vilken hon studerade heta, jätte exoplaneter, hade lämnat för ett nytt jobb. Browsing reddit, hon såg ett inlägg om en frikostigt finansierad ny sökning efter utomjordisk intelligens (SETI) och märkte att dess ledare också var på Uc Berkeley: astrofysiker Andrew Siemion. Hon frågade sin tidigare rådgivare för en introduktion och träffade Siemion när han fortfarande packade upp lådor i ett nytt kontor. ”Allt är typ av historia därifrån”, säger Sheikh, som blev lagets första grundstudent.
Sheikh är nu en Ph. D., student vid Pennsylvania State University (Penn State), University Park, där hon ledde en radioundersökning av 20 närliggande stjärnsystem i linje med jordens orbitalplan. Om en intelligent civilisation bebodde ett av dessa system och pekade ett kraftfullt teleskop oss, skulle de se jorden passera framför solen, och de kan upptäcka tecken på liv i vår atmosfär. De kanske till och med bestämmer sig för att skicka oss ett meddelande. Resultaten, som publicerades i Februari i den astrofysiska tidskriften, var otroliga. ”Spoiler alert: inga utomjordingar,” Sheikh skämt.,
Seti-forskare används för negativa resultat, men de försöker hårdare än någonsin att vända den posten. Genombrott lyssna, de $100 miljoner, 10-år, privat finansierade SETI ansträngning Siemion leder, lyfter ett fält som i årtionden förlitat sig på sporadiska filantropiska handouts. Innan genombrott lyssna, SETI var ”krypande längs” med några dussin timmar teleskop tid per år, Siemion säger; nu blir det tusentals. Det är som att sitta i en formel 1-racerbil, säger han., De nya fonderna har också varit ”en stor katalysator” för att träna forskare i SETI, säger Jason Wright, chef för Penn State Extraterrestrial Intelligence Center, som öppnade i år. ”De vårdar verkligen ett samhälle.”
Breakthrough Listen förstärker radioundersökningar, som är grunden för SETI. Men pengarna är också sporra andra sökningar, om utlänningar väljer andra typer av meddelanden-laser blinkar, till exempel-eller ingen alls, avslöjar sig bara genom passiva ”technosignatures.,”Och eftersom de data som samlats in genom genombrott lyssna publiceras i ett offentligt arkiv, astronomer kamma igenom det för icke-levande fenomen: mystiska djuprymdspulser kallas snabba radio skurar och föreslagna mörka materia partiklar som kallas axioner. – Det finns outnyttjade möjligheter här, säger axion searcher Matthew Lawson vid Stockholms universitet.
kanske den viktigaste konsekvensen av genombrott lyssna är att det har knuffat SETI, en gång anses fringe vetenskap, mot mainstream., ”Tidskrifterna är avslappnande och låter bra teknikernaturpapper publiceras”, säger astrobiologen Jacob Haqq-Misra från Blue Marble Space Institute of Science. ”Fnissfaktorn minskar.”Efter nästan 3 decennier av undvikit SETI, NASA organiserade en technosignature workshop i 2018. I juni beviljade företaget ett bidrag för att modellera detekterbarheten av möjliga teknosignaturer i exoplanets atmosfärer, dess första SETI-relaterade bidrag som inte inbegriper radiosökningar.
men vissa astronomer oroar sig för att finansieringen snedvrider vetenskapen., Fernando Camilo, chefsforskare vid South African Radio Astronomy Observatory, säger Breakthrough Listens glupska aptit för tid på stora teleskop lämnar honom obekväm. ”Det lämnar mindre tid att göra astronomi.”Andra säger SETIS högrisk, rush-for-the-prize-tillvägagångssätt kan distrahera finansiärer från ett mer rationellt, stegvis sökande efter utomjordiskt liv. ”Vi har verkligen en tankeväckande process på vad som finansieras och vad som inte gör det”, säger Harvard University astronom David Charbonneau. ”Det händer inte med rika individer.,”
större höstackar
sökningar efter utomjordisk intelligens (SETI) har vuxit i reach sedan en första undersökning 1960. Men om jordens oceaner representerar alla möjliga sökningar har SETI-forskare bara skannat en badtunna.
Men SETI förespråkarna inte ser sig själva som separatister. De arbetar alltmer hand i hand med dem som söker efter exoplaneter och studerar Astrobiologi. ”Att leta efter intelligens är den logiska slutsatsen av denna sökning efter livet”, säger astronomen David Kipping vid Columbia University.,
Seti började små. År 1960 pekade astronomen Frank Drake på ett 26 meter radioteleskop i Green Bank, West Virginia, vid två närliggande solliknande stjärnor. Han skannade frekvenser runt 1,42 gigahertz, som motsvarar våglängder på ca 21 centimeter-den del av spektrumet där moln av interstellärt väte avger fotoner. Denna 21-centimeter glöd är allestädes närvarande, och Drake trodde att det kunde vara en universell kanal på den kosmiska instrumentbrädan, en naturlig plats för en clarion ” vi är här!”Men hans mål, Tau Ceti och Epsilon Eridani, var uttryckslösa., Undersökningen, som kallas Project Ozma, såg inga tecken på artefakt, såsom en intensiv spik pressas in i ett smalt frekvensband.
med finansiering från NASA och National Science Foundation (NSF) fortsatte dock sökningarna, med större teleskop för att lyssna på svagare signaler och hårdvara som kunde skanna tusentals och så småningom miljontals smala frekvenskanaler samtidigt. Drake utarbetade sin nu berömda, eponymous ekvation som uppskattar hur många kommunikativa utomjordiska civilisationer som kan existera i Vintergatan., Det beror på sju variabler, från graden av stjärnbildning till den genomsnittliga livslängden för en civilisation. Även om bara en av de sju faktorerna—stjärnbildningshastighet-var känd med säkerhet, var främmande jägare på jakt.
1992 beslutade NASA att se hårdare ut, bara för att snabbt vända kursen. Det påbörjade Mikrovågsobservationsprojektet, en 10-årig, $100 miljoner SETI-sökning med flera stora teleskop. Men följande år blev projektet förlöjligat och skuret av lagstiftare inriktade på att minska det federala budgetunderskottet. Sedan dess har NASA mestadels skitit bort från SETI.,
även som federal finansiering skrumpna, 1990-talet gav SETI en oväntad gåva. Fram till dess hade ingen upptäckt en exoplanet, mycket mindre en potentiellt gästvänlig, men det decenniet tog en mängd upptäckter. Sedan dess har uppdrag som NASA: s Kepler-teleskop föreslagit att planetlösa stjärnor är sällsynta, och att ungefär en av fem solliknande stjärnor har potentiellt beboeliga planeter i Jordstorlek-ytterligare två faktorer i Drake—ekvationen som har underblåst optimism bland SETI-förespråkare. Turn-of-the-century tech boom erbjöd en annan boost: nypräglade miljardärer med en smak för rymden., En höjdpunkt kom 2007 med invigningen av Allen Telescope Array, ett Seti-observatorium i Kalifornien kick-startade med $ 11.5 miljoner från Microsoft cofounder Paul Allen.
då tog fältet ett annat dopp. 2008 finanskrisen slog och inom några år, med federal och statlig finansiering tight, UC Berkeley drog sig ur projektet. Arrayen sattes i viloläge i 8 månader. En planerad expansion från 42 till 350 rätter materialiserades aldrig. ”Seti var helt decimerad”, säger Siemion. ”Jag var en av kanske två eller tre i hela världen som arbetade på SETI.,”
det var då Yuri Milner ringde.
född och utbildad i Moskva arbetade Milner som partikelfysiker vid Lebedevs fysiska Institut. 1990, när Sovjetunionen kollapsade, lämnade han för att studera affärer vid University of Pennsylvania, och 1999 grundade han en Internet investeringsfond. Fonden var en tidig backer av Facebook och Twitter, och senare Spotify och Airbnb. Forbes magazine sätter Milners nettoförmögenhet på 3,8 miljarder dollar. ”Jag gjorde några lyckliga investeringar”, berättar han vetenskapen.
Milner säger att han alltid har känt en koppling till rymden och SETI., Han föddes 1961 dagar efter Drake sammankallade till den första SETI konferens. Han är uppkallad efter Yuri Gagarin, den första kosmonauten. När han hade byggt upp en förmögenhet, ”upptäckte jag att nu kan jag ge tillbaka till vetenskapen”, säger han. Han kände till SETIS svåra ekonomiska sträckor, och han trodde att hans pengar och kunskap om teknikindustrin kunde hjälpa till att påskynda sökningen. Siemions UC Berkeley center, tvärs över San Francisco Bay från Milners hem i Silicon Valley, blev mottagaren.
genombrott lyssna anges ambitiösa mål., Det skulle undersöka 1 miljon av de närmaste stjärnorna till jorden och 100 närliggande galaxer med hjälp av två av världens mest känsliga styrbara teleskop, 100 meter Green Bank Telescope i West Virginia och 64 meter Parkes radioteleskop i Australien. Att köpa upp ca 20% och 25% av tiden på dessa teleskop, genombrott lyssna lovade att täcka 10 gånger mer himmel än tidigare undersökningar och fem gånger mer av radiospektrumet, och samla in data 100 gånger snabbare.,
de fyra huvudteleskop som används av Breakthrough Listen skannar närliggande stjärnor och galaxer för alla radio-eller lasermeddelanden som strålas på jorden. Från vänster till höger: Automatisk Planet Finder, Kalifornien; Parkes Radio Telescope, Australien, MeerKAT Array, Sydafrika, Green Bank-Teleskopet, West Virginia.
VÄNSTER TILL HÖGER: © LAURIE HATCH; AUSCAPE/UNIVERSAL BILDER GRUPP VIA GETTY IMAGES; SOUTH AFRICAN RADIO ASTRONOMY OBSERVATORY; MICHAEL S., WILLIAMSON / WASHINGTON POST VIA GETTY IMAGES
För att uppnå dessa mål krävs ny hårdvara. Den viktigaste elektroniska komponenten är en digital backend, som chops teleskopdata i ultratunna frekvensskivor och registrerar den. Siemion säger genombrott lyssna backends är ” storleksordning mer kraftfull än något annat på plats.”Instrumenten är tillgängliga för 100 timmar varje år för andra astronomer som är intresserade av en sådan finfrekvensupplösning., Den fördelningen är ofta övertecknad på Green Bank, säger Siemion, ända sedan backend hjälpte till att karakterisera den första upprepande snabba radiobrottet.
projektet lägger till ett stort nytt teleskop till sin blandning av samarbeten: MeerKAT, ett sydafrikanskt utbud av 64 rätter vardera 13,5 meter över. I stället för att köpa tid på matrisen, genombrott lyssna knacka in i dataströmmen medan teleskopet observerar sina vanliga mål—ett förfarande som kallas commensal observation. ”Du tar vad du kan få”, säger Camilo. ”När det fungerar är det fantastiskt.,”Commensal observera också kommer att läggas till Karl G. Jansky Mycket Stort Utbud i New Mexico, arbetshäst AMERIKANSKA radio astronomy, i ett projekt som leds av privat finansierad SETI Institute.
samla in datamängder är en sak; skur högar av dem för främmande meddelanden är en annan. Seti-forskare har länge letat efter energi förpackad i smala frekvenssignaler—något som är svårt för naturen att replikera, även om astronomer behöver utesluta humanmade signaler., Ett test är att se om signalens frekvens driver över tiden: en utomjordisk sändare skulle vara på en rörlig planet, vilket orsakar ett Dopplerskifte. Om frekvensen är stabil, är det troligt att det är jordiska störningar. På samma sätt, om signalen kvarstår när teleskopet rör sig från sitt mål, är det ljud från jorden.
men aliens kan skicka något mer komplext än en enda hög ton. Hur skannar du SETI-data för något som bara verkar avvikande eller konstigt? Forskare har försökt att värva artificiell intelligens (AI), men det har inte varit lätt., En art av AI, naturliga språkalgoritmer, kan känna igen nyckelord i flödet av mänskligt tal-tänk på Amazons Alexa eller tjuvlyssnare vid National Security Agency—efter att ha utbildats på stora taldatauppsättningar. Men det stora antalet smala frekvenskanaler i SETI data överväldigar dessa algoritmer.
konvertera dataströmmen till 2D-diagram som liknar bilder fungerar bättre, åtminstone i tester, där maskinvisionsalgoritmer plockade ut konstiga bilder från en torrent av liknande., ”Vi måste gissa hur en anomali kan se ut och träna algoritmen för att leta efter detta, eller leta efter saker som liknar”, säger Steve Croft från UC Berkeleys SETI Research Center.
fokus för SETI-sökningar tenderar att återspegla tidens teknik. Radion var i sin storhetstid när Drake började. Men som lasrar har vuxit i kraft och förfining, så har ansträngningar att upptäcka främmande lasersignaler med så kallade optiska SETI.
astronomer har utfört optiska sökningar med blygsamma teleskop sedan 1990-talet. Breakthrough Listen gör sin egen, med tiden på 2.,4 meter Automated Planet Finder (APF) teleskop vid Lick Observatory i Kalifornien. APF har skannat ett urval av stjärnor till avstånd upp till 160 ljusår men kommer nu att arbeta igenom en ny lista: stjärnor med potentiellt beboeliga planeter som identifierats av NASA: s Transiting Exoplanet Survey Satellite.
Lick Observatory i Kalifornien testar ett par Fresnel—linser, som kan samla ljus—och eventuellt blinkar av främmande lasrar-över ett brett område av himlen.,
© LAURIE HATCH
andra utvecklar teleskop som inte skulle behöva rikta enskilda stjärnor. LaserSETI-projektet, finansierat av SETI-Institutet, är en samling av $30.000 miniobservatorier, som består av en Off-the-shelf fisheye-lins, två kameror och elektronik som skulle samla ljus från hela himlen. Den första installerades förra året på ett observatorium tak norr om San Francisco. Så småningom, Institutet vill installera 60 instrument runt om i världen för 24/7 täckning.,
Lasersetis små teleskop skulle bara plocka upp en särskilt ljus blixt från en närliggande källa. Shelley Wright från Uc San Diego hoppas att se mycket längre med den pulsade all-sky nära infraröd optisk SETI (PANOSETI), ett all-sky teleskop som kan upptäcka ultrashort laserpulser över alla optiska våglängder.
panosetis design innehåller blixtsnabba fotonräknare som är känsliga för pulser mindre än en miljard av 1 sekund lång. ”Det är svårt för naturen att göra det”, säger Shelley Wright. Den bygger på en Fresnel lins, en typ som används i fyrar för att fokusera ljus i en smal stråle., Vänd över, en Fresnel kan samla ljus från en 10 ° bred fläck av himlen på fotonräknare. Teamet bygger två observatorier, var och en en rad 80 teleskop med linser 50 centimeter över, bunched tillsammans i en fluga öga arrangemang. Planen är att placera paret 1 kilometer från varandra—för att hjälpa till att utrota falska positiva—vid Palomar Observatory i Kalifornien. Projektet har finansierats av Qualcomm cofounder Franklin Antonio och har byggt fem teleskop men har avstannat av covid-19-pandemin.,
då kan även intelligenta utomjordingar vara för upptagna eller för blyg för att skicka meddelanden till stjärnorna. Så Seti forskare hoppas också att upptäcka passiva tecken på teknik. Människors idéer om vad man ska leta efter speglar ofta sin tid: överväga 1800-talets ”upptäckt” av kanaler på Mars när kanaler fortfarande var en vanlig form av transport på jorden. 1960, mitt i snabb ekonomisk tillväxt och oro över energibrist, föreställde sig fysikern Freeman Dyson att ett avancerat samhälle skulle kunna bygga en megastruktur som omger en stjärna för att fånga sin energi., Sådana ”Dyson sfärer” fortsätter att fascinera och föreslogs som en förklaring till stjärnans märkliga dimmings KIC 8462852, känd som Tabbys stjärna. I 2015, Jason Wright ledde en sökning efter glöden av Dyson sfärer i 100.000 närliggande galaxer, med hjälp av data från NASA: s Wide-field Infrared Survey Explorer satellit.
Technosignatures kan vara mer subtila. I den inte alltför avlägsna framtiden kan ultrasensitiva radioteleskop kunna plocka upp strålarna på en radar, som de som används för flygkontroll, från en avlägsen exoplanet., Framtida optiska teleskop kan avslöja skenet av en stads ljus eller dess infraröda värme. Tung industri eller geoengineering kan lämna fingeravtryck i en planets atmosfär.
bara veta att vi inte är ensamma … är något som kan föra oss samman här på jorden.
dessa ansträngningar chime med sökningar efter biosignatures, detekterbara märken som organiskt liv kan lämna på en exoplanet. ”Linjen mellan technosignatures och biosignatures är suddig”, säger Sheikh. ”Det är vettigt att observera båda.,”När NASA bestämde sig för att finansiera 2018-workshopen om technosignatures kände de att de kunde diskuteras ”på en fastare vetenskaplig grund än tidigare”, säger Michael New, byråns biträdande biträdande administratör för forskning. Efter workshopen försvann formuleringen i NASA-finansieringsansökningar som under några år uteslöt SETI-relaterade förslag tyst.,
i juni gynnades Jason Wright och hans kollegor av den nya öppenheten när de tilldelades ett bidrag till modell exoplanet atmospheres och sammanställde ett ”bibliotek” av potentiella teknosignaturer, som astronomer kan referera till när man observerar exoplaneter. Teamet kommer att först modellera klorfluorkarboner—en förorening som inte produceras naturligt—och stora solenergi arrays, eftersom de skulle lämna en uppenbar cutoff i den ultravioletta delen av spektrumet., ”Vad vi bör leta efter är saker som inte kan undvikas, civilisationens manifestationer i biosfären”, säger Adam Frank, ledande utredare på bidraget vid University of Rochester.
men även efter banbrytande lyssnarens fanfar är SETI långt ifrån ett centralt problem för de flesta astronomer. I 2018 utarbetade paneler av forskare sammankallade av National Academies of Sciences, Engineering och Medicine (NASEM) strategier för NASA på Astrobiologi och exoplaneter., De nämnde lite om technosignatures och rådde inte NASA att spendera några pengar på ämnet, eller mer allmänt SETI.
Seti-entusiaster säger att de försöker undvika att bli utestängda från en ännu större NASEM-insats: dess decadal survey of astrophysics, en prioriterad prioriteringsuppsättning som är inflytelserik med finansieringsorgan och lagstiftare. Undersökningen ska rapporteras i början av nästa år. ”Vi har gjort ett stort tryck för att få decadal-undersökningen … för att uttryckligen säga att NASA och NSF måste vårda detta fält”, säger Jason Wright., Han och kollegerna gjorde nio inlagor, så kallade vitböcker, till undersökningen, jämfört med en enda vitbok i den tidigare undersökningen. Sheikh säger: ”Det finns tecken på att vindarna börjar skifta.”
men många astronomer tror att den viktigare jakten är för främmande liv av en mer grundläggande typ, inte den högre risksökningen för tekniska samhällen. ”Vi måste investera i allmänna frågor, säger Charbonneau, som medordförande för den NASEM panel som utvecklats av NASA exoplanet jakt strategi. ”Om vi bara går för priset och inte hittar något, vad har vi lärt oss av det?,”
Mainstream astrobiologists hoppas decadal undersökning kommer att ge en tummen upp till den Stora UV/synligt och IR Besiktningsman, eller LUVOIR, ett förslag till NASA space telescope så mycket som sex gånger större än Hubble Space Telescope. Det skulle granska beboeliga planeter för biosignaturer och uppskatta den bråkdel av dem som stöder livet—en annan term i Drake ekvationen. ”De framsteg vi har gjort som forskare följer villkoren i Drakeekvationen i ordning”, säger astrobiologen Shawn Domagal-Goldman från NASA Goddard Space Flight Center. ”Att framsteg kan leda till en sökning efter technosignatures., Jag kunde se att LUVOIR var van vid det, även om det inte var utformat för en sådan sökning.”
Jason Wright tycker dock att den potentiella utbetalningen av SETI är för frestande att skjuta upp sökningen. I juli rapporterade han och hans kollegor ”discovery space” —alla möjliga platser, frekvenser, känsligheter, bandbredder, tidpunkter, polariseringar och moduleringar-som SETI-radioundersökningar hittills har utforskat. Resultatet: om hela upptäcktsutrymmet representeras av världens oceaner har SETI hittills sökt volymen av en badtunna.,
Milner verkar redo att stödja åtminstone några fler Seti badtunnor. Han säger att han vill ha genombrott lyssna för att fortsätta förbi 2025, när hans första finansiering tar slut. ”Det är en av de mest existentiella frågorna i vårt universum”, säger han. ”Att bara veta att vi inte är ensamma … är något som kan föra oss samman här på jorden.”