Astronomowie udoskonalają swoje metody wykrywania inteligencji pozaziemskiej, precyzyjnie mierząc, w jaki sposób przestrzeń międzygwiazdowa zniekształca sygnały radiowe. Nowe badania Instytutu SETI pokazują, że nawet najmniejsze wahania w taktowaniu sygnału – w skali miliardowych części sekundy – spowodowane przez gaz pomiędzy gwiazdami, mogą znacząco wpłynąć na dokładność pomiarów przestrzeni kosmicznej. Ma to kluczowe znaczenie nie tylko dla astrofizyki, ale także dla odróżnienia autentycznych sygnałów obcych od ludzkiego hałasu.
„Migotanie” przestrzeni międzygwiezdnej
Badania kierowane przez Grace Brown skupiały się na pulsarze PSR J0332+5434, szybko wirującej gwieździe neutronowej oddalonej o ponad 3000 lat świetlnych. Monitorując zmiany w sygnałach radiowych pulsara przez dziesięć miesięcy za pomocą Allen Array w Kalifornii, zespół zaobserwował zjawisko znane jako scyntylacja.
Scyntylacja jest radiowym odpowiednikiem migotania gwiazd powodowanego przez ziemską atmosferę. W przestrzeni kosmicznej fale radiowe pulsarów przemieszczają się przez chmury naładowanego gazu (wolnych elektronów), które załamują i rozpraszają sygnał, powodując niewielkie opóźnienia w czasie dotarcia. W miarę jak Ziemia, pulsar i gaz poruszają się względem siebie, zniekształcenia te narastają, zmieniając taktowanie sygnału zaledwie o kilkadziesiąt nanosekund.
Dlaczego to ma znaczenie: fale grawitacyjne i SETI
Te pozornie drobne opóźnienia mają poważne konsekwencje dla dwóch kluczowych obszarów badań:
- Wykrywanie fal grawitacyjnych : Matryce synchronizacji pulsarów wyszukują fale grawitacyjne o niskiej częstotliwości, wykrywając skorelowane zmiany w czasach nadejścia impulsów. Jeśli nie zostaną uwzględnione zniekształcenia gazu międzygwiazdowego, mogą one przesłaniać lub nawet imitować słabe sygnały, których szukają badacze.
- Poszukiwanie inteligencji pozaziemskiej (SETI) : Rozróżnienie pomiędzy prawdziwymi sygnałami kosmicznymi a zakłóceniami naziemnymi jest poważnym wyzwaniem. Modele scyntylacyjne mogą pomóc w identyfikacji sygnałów pochodzących spoza Układu Słonecznego.
„Jeśli nie zaobserwujemy tej scyntylacji, sygnał jest prawdopodobnie po prostu zakłóceniami pochodzącymi z Ziemi” – wyjaśnił Brown.
Ulepszanie kosmicznego zegara
Prawie codzienne obserwacje zespołu (w sumie około 400) pozwoliły mu na mapowanie subtelnych zmian we wzorach scyntylacyjnych na przestrzeni setek dni. Chociaż nie znaleziono żadnych powtarzających się wzorców, naukowcy sugerują, że długoterminowe monitorowanie mogłoby w jeszcze większym stopniu udoskonalić prognozy i poprawić poprawki na zniekształcenia międzygwiazdowe.
Szersze wysiłki obejmowały monitorowanie około 20 pulsarów w ciągu roku w oparciu o fazę pilotażową rozpoczętą pod koniec 2022 r. Trwające prace są niezbędne do poprawy dokładności pomiarów kosmicznych i zwiększenia szans na wykrycie zarówno słabych fal grawitacyjnych, jak i potencjalnych sygnałów od innych inteligentnych cywilizacji.
Ostatecznie zrozumienie, w jaki sposób przestrzeń międzygwiazdowa modyfikuje sygnały radiowe, to nie tylko ćwiczenie z astrofizyki; chodzi o wyostrzenie naszych kosmicznych zegarów, aby słyszeć najsłabsze szepty z wszechświata.
