Astronomen verfijnen hun methoden voor het detecteren van buitenaardse intelligentie door nauwkeurig te meten hoe de interstellaire ruimte radiosignalen vervormt. Uit nieuw onderzoek van het SETI Instituut blijkt dat zelfs de kleinste variaties in signaaltiming – op de schaal van miljardsten van een seconde – veroorzaakt door gas tussen sterren, de nauwkeurigheid van kosmische metingen aanzienlijk kunnen beïnvloeden. Dit is niet alleen van cruciaal belang voor de astrofysica, maar ook voor het onderscheiden van echte buitenaardse signalen van door mensen veroorzaakte ruis.
De “Twinkle” van de interstellaire ruimte
Het onderzoek, geleid door Grayce Brown, concentreerde zich op de pulsar PSR J0332+5434, een snel ronddraaiende neutronenster op meer dan 3000 lichtjaar afstand. Door veranderingen in de radiosignalen van de pulsar gedurende tien maanden te volgen met behulp van de Allen Telescope Array in Californië, observeerde het team een fenomeen dat bekend staat als scintillatie.
Scintillatie is het radio-equivalent van hoe sterren lijken te fonkelen als gevolg van de atmosfeer van de aarde. In de ruimte gaan radiogolven van pulsars door wolken van geladen gas (vrije elektronen), die het signaal buigen en verstrooien, waardoor er kleine vertragingen in de aankomsttijd ontstaan. Terwijl de aarde, de pulsar en het gas ten opzichte van elkaar bewegen, evolueren deze vervormingen, waardoor de signaaltiming met slechts tientallen nanoseconden verandert.
Waarom dit ertoe doet: zwaartekrachtgolven en SETI
Deze ogenschijnlijk onbeduidende vertragingen hebben grote gevolgen voor twee belangrijke onderzoeksgebieden:
- Zwaartekrachtgolfdetectie : Pulsar-timingarrays zoeken naar laagfrequente zwaartekrachtgolven door te zoeken naar gecorreleerde afwijkingen in de aankomsttijden van pulsaties. Als er geen rekening wordt gehouden met interstellaire gasvervormingen, kunnen ze de zwakke signalen waar onderzoekers naar op zoek zijn, verdoezelen of zelfs nabootsen.
- De zoektocht naar buitenaardse intelligentie (SETI) : onderscheid maken tussen echte kosmische signalen en aardse interferentie is een grote uitdaging. Scintillatiepatronen kunnen helpen bij het identificeren van signalen die afkomstig zijn van buiten ons zonnestelsel.
“Als we die schittering niet zien,” legde Brown uit, “dan is het signaal waarschijnlijk gewoon interferentie van de aarde.”
Het verfijnen van de kosmische klok
Dankzij de bijna dagelijkse observaties van het team (bijna 400 in totaal) konden ze de subtiele veranderingen in scintillatiepatronen gedurende honderden dagen in kaart brengen. Hoewel er geen zich herhalende patronen werden gevonden, suggereren de onderzoekers dat monitoring op langere termijn de voorspellingen verder zou kunnen verfijnen en de correcties voor interstellaire vervorming zou kunnen verbeteren.
De bredere inspanning omvatte het monitoren van ongeveer twintig pulsars gedurende een jaar, voortbouwend op een pilotfase van eind 2022. Dit voortdurende werk is van cruciaal belang voor het verbeteren van de nauwkeurigheid van kosmische metingen en het vergroten van de kansen op het detecteren van zowel zwakke zwaartekrachtgolven * als * potentiële signalen van andere intelligente beschavingen.
Uiteindelijk is het begrijpen van hoe de interstellaire ruimte radiosignalen verandert niet alleen een oefening in de astrofysica; het gaat over het aanscherpen van onze kosmische klokken om het zwakste gefluister uit het universum te kunnen horen.
