Veränderliche Sterne können uns sagen, wo und wann wir nach Außerirdischen suchen müssen

Das Gaia-Observatorium der Europäischen Weltraumorganisation ist seit fast einem Jahrzehnt kontinuierlich am Lagrange-Punkt Erde-Sonne L2 in Betrieb. Als Astrometriemission zielt Gaia darauf ab, Daten über die Positionen, Eigenbewegungen und Geschwindigkeiten von Sternen, Exoplaneten und Objekten in der Milchstraße und Zehntausenden benachbarter Galaxien zu sammeln. Bis zum Ende seiner Hauptmission (die bis 2025 enden soll) wird Gaia schätzungsweise 1 Milliarde astronomische Objekte beobachtet haben, was zur Erstellung des präzisesten 3D-Weltraumkatalogs aller Zeiten führen wird.

Bisher hat die ESA drei Datenveröffentlichungen der Gaia-Mission durchgeführt, die letzte (DR3) wurde im Juni 2022 veröffentlicht. Zusätzlich zu den Durchbrüchen, die diese Veröffentlichungen ermöglicht haben, finden Wissenschaftler weitere Anwendungen für diese astrometrischen Daten. In einer aktuellen Studie schlug ein Team von Astronomen vor, dass der Katalog variabler Sterne aus dem Gaia Data Release 3 zur Unterstützung der Suche nach außerirdischer Intelligenz (SETI) verwendet werden könnte. Durch die Synchronisierung der Suche nach Übertragungen mit auffälligen Ereignissen (wie einer Supernova!) könnten Wissenschaftler die Suche nach außerirdischen Übertragungen eingrenzen.

Die Studie wurde von Andy Nilipour geleitet, einem Studenten an der Abteilung für Astronomie der Yale University. Zu ihm gesellten sich James RA Davenport, ein Forschungswissenschaftler an der University of Washington, Seattle; Adjunct Senior Astronom Steve Croft vom Radio Astronomy Lab und dem SETI Institute an der UC Berkeley; und Andrew Siemion, der Bernard M. Oliver Chair for SETI Qualification an der UC Berkeley, das Jodrell Bank Centre for Astrophysics (JBCA) an der University of Manchester und das Institute of Space Sciences and Astronomy an der University of Malta.

Diese Studie, die kürzlich in veröffentlicht wurde Das Astronomische Journal („Signal Synchronization Strategies and Time Domain SETI with Gaia DR3“) war Nilipours erste akademische Studie. In einem Interview mit Yale News erklärte er: „Meine beiden Mentoren Steve Croft und James Davenport haben sich für mich entschieden, nämlich die Idee, eine geometrische Technik zur Einschränkung zu entwickeln.“ [technosignature] sucht. Das ist derzeit wahrscheinlich die größte Herausforderung bei SETI, weil es so viele Möglichkeiten für den Standort einer Übertragung und die Art des Signals gibt.“

Vereinfacht ausgedrückt sind Technosignaturen ein Beweis für Aktivitäten, die eindeutig das Vorhandensein einer fortgeschrittenen technologischen Zivilisation belegen. Bisher wurde bei der überwiegenden Mehrheit der SETI-Experimente nach Radiosignalen gesucht, da die Technologie bekanntermaßen praktikabel ist und sich Radiowellen gut im Weltraum ausbreiten – das fortschrittlichste und umfassendste Experiment ist Breakthrough Listen. Diese Experimente bestanden auch darin, über einen bestimmten Zeitraum hinweg verschiedene Sterne abzuhören, in der Hoffnung, Radiosignale von umlaufenden Planeten zu erkennen. Doch in den letzten Jahren haben Wissenschaftler das Spektrum möglicher Technosignaturen erweitert und auch andere Methoden in Betracht gezogen.

Nilipour sagte: „Es gibt viele Gedanken darüber, wie Technosignaturen aussehen könnten. Die häufigste Form, nach der wir suchen, ist die schmalbandige Funkemission, denn basierend auf unserer Stichprobe menschlicher Technologie scheint dies etwas zu sein, was eine technologische Zivilisation tun sollte.“ produzieren. Andere Formen könnten Laseremission, nahe Begegnungen von Sternen mit hohen Geschwindigkeiten und plötzlich und dramatisch abnehmende Emission eines Sterns sein.

Für ihre Studie stellten Nilipour und sein Team die Theorie auf, dass eine intelligente Zivilisation verstehen würde, wie schwierig es ist, den gesamten Raum rund um ihren Planeten in allen möglichen Modi zu überwachen – Radio, optisch, Infrarot, Ultraviolett, Röntgen, Gammastrahlung usw. Daher könnten sie sich dafür entscheiden, ihre Begrüßungssignale (Daumen drücken!) mit einem auffälligen astrophysikalischen Ereignis abzustimmen, das die Aufmerksamkeit der Beobachter auf sich ziehen würde – beispielsweise Supernovae. Nilipour begann mit der Arbeit an dieser Theorie im Rahmen eines Sommer-Bachelor-Programms, das von der National Science Foundation (NSF) und der Breakthrough Listen Initiative am Berkeley SETI Research Center angeboten wurde.

Als ersten Schritt wählten Nilipour und seine Kollegen vier historische Supernovae aus den letzten 1.000 Jahren aus und untersuchten, wie lange das Licht ihrer Explosionen brauchte, um die Erde zu erreichen. Nilipour erklärte: „Wir haben zwei Suchrahmen zusammengeführt – die Ellipsoid-Methode, die Signale mit einem auffälligen astronomischen Ereignis synchronisiert, und die Seto-Methode, die an geometrische Winkel und nicht an Entfernungen gebunden ist – und sie auf vier Ereignisse angewendet.“

„Wir haben vier historisch dokumentierte Supernovae aus den Jahren 1054, 1572, 1604 bzw. 1987 ausgewählt. In diesem Fall würde eine Supernova wie ein Leuchtturm wirken, ein gemeinsamer Brennpunkt für den Sender des Signals und den Empfänger des Signals – uns.“

Sie stellten fest, dass das durch diese vier Ereignisse verursachte Licht 6.300 Jahre, 8.970 Jahre, 16.600 Jahre bzw. 168.000 Jahre brauchte, um die Erde zu erreichen. Anschließend verglichen sie diese Ergebnisse mit Lichtsignalen von über 10 Millionen Sternen, die vom Gaia-Observatorium aufgezeichnet und in den DR3-Katalog aufgenommen wurden. Dabei wurden 465 Sterne entdeckt, deren Licht die gleiche Zeit brauchte, um die Erde zu erreichen, und 403 Sterne, deren Lichtsignale im Vergleich zu diesen Supernovae aus einem vorteilhaften Winkel zur Erde wanderten. Obwohl keines der 868 Systeme Hinweise auf Technosignaturen lieferte, lieferten ihre Ergebnisse wichtige Einschränkungen für zukünftige Suchen.

Wie Nilipour angab, kann ihre Methode auch dazu verwendet werden, andere Archivdaten zu durchsuchen, um mögliche Anzeichen von Technosignaturen herauszufinden.

„Es wäre unglaublich gewesen, eine Technosignatur zu finden, aber hier ging es eigentlich eher darum, eine Methodik aufzuzeigen, die wir in Zukunft verwenden können. Was wir hier gemacht haben, kann auf zusätzliche Gaia-Daten, auf Daten von TESS, angewendet werden.“ [the Transiting Exoplanet Survey Satellite]und auf andere Daten, sobald diese verfügbar sind. Wir führen derzeit die gleiche Art von Analyse mit einer neuen Supernova in der Galaxie M101 durch, die im Mai dieses Jahres sichtbar wurde und die nächste Supernova seit über einem Jahrzehnt ist.

Allein angesichts der Anzahl der Sterne in unserer Galaxie, der Menge an Hintergrundrauschen, der zeitkritischen Natur der Übertragungen und (als ob das nicht genug wäre) der Wahrscheinlichkeit falsch positiver Ergebnisse ist die Suche nach potenziellen Technosignaturen eine äußerst entmutigende Aufgabe . Wäre es möglich, jeden Sektor des Himmels auf unbestimmte Zeit und in mehreren Wellenlängen gleichzeitig zu überwachen, wäre es nur eine Frage der Zeit, bis Übertragungen zu hören wären (vorausgesetzt, irgendjemand da draußen sendet). Leider haben wir weder die Zeit noch die Ressourcen für eine derart umfassende flächendeckende Berichterstattung.

Hierin liegt der Wert einer solchen Forschung, die die Suche effektiv eingrenzt, indem sie verschiedene Arten von Technosignaturen, Frequenzbereiche und Orte am Nachthimmel untersucht. Nach und nach verbessern SETI-Forscher die Chancen einer eindeutigen Erkennung, die durch Folgestudien bestätigt werden kann. Wenn im kosmischen Heuhaufen eine Nadel zu finden ist, werden wir sie früher oder später finden. Trotz der Grenzen, die uns ein so großes Universum und so viele Möglichkeiten auferlegen, ist es immer noch nur eine Frage der Zeit.