Vi har sökt i decennier – men kan ha missat allt
I årtionden har vi investerat miljarder i radioteleskop, superdatorer och rymdfärder i hoppet om att fånga det första beviset på en främmande civilisation. En ny analys från en fysiker vid schweiziska EPFL antyder något djupt frustrerande: en våg av sådana signaler kan redan ha passerat Jordens omloppsbana för länge sedan, men våra instrument var för svaga, för blinda eller helt enkelt riktade åt fel håll.
Sökandet efter utomjordisk intelligens är ingen science fiction. Forskare vid observatorier över hela världen lyssnar systematiskt ut mot rymden, analyserar data från teleskop och utvärderar miljarder registrerade mätpunkter. Ändå saknar vi fortfarande ett enda bekräftat signal. En ny studie av fysikern Claudio Grimaldi vid École Polytechnique Fédérale de Lausanne lägger fram en obekväm hypotes: vi kanske redan har låtit teknosignaturer från avancerade civilisationer passera oss obemärkt – antingen för att vi tittade åt fel håll i fel stund, eller för att sådana sändningar är betydligt mer sällsynta än vi gärna föreställer oss.
I sin forskning använde Grimaldi statistiska modeller som tar hänsyn till fördelningen av potentiellt beboeliga planeter i Vintergatan, frekvensen av utsändningar och känsligheten hos våra teleskop. Resultaten är nedslående: för att vi realistiskt ska ha chans att fånga ens en enda främmande signal i dag, skulle ett enormt antal sådana signaler ha behövt passera Jorden tidigare – så många att antalet sändare skulle överskrida antalet lämpliga planeter i den aktuella delen av galaxen. Det verkar föga troligt.
Vad är teknosignaturer och hur känner vi igen en främmande civilisation
Forskare räknar inte med ett inspelat meddelande i stil med "Hej, här är marsianer". I stället letar de efter så kallade teknosignaturer – mätbara spår av teknik som naturen inte skapar på egen hand. Det kan röra sig om ovanliga radiovågor med en tydligt artificiell struktur, korta återkommande laserblixtar, ett överskott av värme i infrarött ljus som tyder på gigantiska energikonstruktioner, eller märkliga emissionsmönster som inte stämmer överens med stjärnor, pulsarer eller svarta hål.
För att en sådan signal ska kunna registreras måste två villkor vara uppfyllda. Först måste den fysiskt nå Jordens närhet. Sedan måste våra instrument vara tillräckligt känsliga, inställda på rätt frekvens och riktade åt rätt håll på himlen – exakt i det ögonblick som signalen passerar. Det första villkoret verkar enkelt. Det andra är en mardröm för ingenjörer och statistiker.
Även om en signalvåg från utomjordingar korsar galaxen som en ljusbubba, kan Jorden befinna sig i dess tomma, "urholkade" inre. Det vill säga i ett skede där utsändningen för länge sedan tystnat, men ekot fortfarande färdas vidare ut i rymden. I praktiken innebär det att en teknosignatur kan passera solsystemet under loppet av dagar eller månader, medan vi just då tittar åt ett helt annat håll – eller helt enkelt inte lyckas urskilja den i bruset.
Forskare vid observatoriet Green Bank i West Virginia och vid australiska Parkes har i decennier systematiskt övervakat utvalda stjärnor. De använder radioteleskop med diametrar på tiotals meter och analyserar frekvenser från några megahertz upp till tiotals gigahertz. Ändå har inget entydigt bevis dykt upp. Det var just därför Grimaldi satte ihop en statistisk modell som förklarar denna frustrerande verklighet med kalla siffror.
EPFL:s statistiska modell avslöjar den kyliga sanningen om våra chanser
Grimaldi, teoretisk fysiker vid École Polytechnique Fédérale de Lausanne, bestämde sig för att räkna på det som många forskare tidigare bara diskuterat på intuitiv nivå. Han byggde en matematisk modell som väger in tätheten av potentiellt beboeliga planeter i Vintergatan, frekvensen av teknosignatursändningar, hur länge utsändningarna varar, avstånd från Jorden och känsligheten hos våra instrument. Modellen ger ett oroväckande resultat: för att vi i dag realistiskt ska kunna fånga ens ett enda främmande signal, skulle betydligt fler teknosignaturer ha behövt passera Jorden tidigare än vad som är statistiskt sannolikt.
Med andra ord: om vi nu inte ser några signaler, är förklaringen att vi helt enkelt missade en stor mängd utsändningar inte särskilt övertygande. Det mycket mer troliga scenariot är att sådana sändningar är ovanligare än vi önskar, eller att de är kortvariga. I sin studie, publicerad i The Astrophysical Journal, uppskattar Grimaldi att sannolikheten för att fånga en långvarig aktiv teknosignatur vid en given tidpunkt är extremt liten, givet nuvarande himmelstäckning från våra teleskop.
Forskare vid Berkeley, som driver projektet SETI@home, bearbetade under mer än tjugo år miljarder datapunkter från radioteleskopet Arecibo i Puerto Rico. Ändå hittades ingen bekräftad signal från en främmande intelligens. Grimaldis modell förklarar varför: ju kortare och mer sällsynta sändningshändelserna är, desto lägre är chansen att vår detektor pekar åt rätt håll i rätt ögonblick.
En ytterligare faktor är galaxens enorma utbredning. Vintergatan är ungefär hundra tusen ljusår i diameter och rymmer hundratals miljarder stjärnor. Våra systematiska undersökningar täcker en bråkdel av en promille av detta område, och då bara inom utvalda frekvensband. Det är som att försöka bedöma hela Jordens utseende genom att titta på några gator i en enda stad.
Två typer av hypotetiska signaler: spridd värme och riktade fyrar
I Grimaldis analys framträder två huvudsakliga typer av hypotetiska signaler som utomjordiska civilisationer skulle kunna sända ut. Den första är allriktade utsändningar som sprids åt alla håll – till exempel spillvärme från en gigantisk infrastruktur som "värmer upp" omgivningen i infrarött ljus. Den andra typen är riktade signaler, något i stil med kosmiska radiolyktstolpar eller laserblixtar som medvetet sänds mot ett specifikt område av himlen.
De förra liknar en glödlampa mitt i ett rum: den lyser åt alla håll, men på stora avstånd är dess glöd mycket utspädd. De senare påminner om en laserpekare: oerhört intensiv, men bara inom en smal stråle. I båda fallen krävs teleskop med exceptionell känslighet. Med laserstrålningar spelar dessutom slumpen en avgörande roll – om Jorden inte befinner sig exakt i skottlinjen ser vi ingenting.
Forskare vid Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics uppskattar att en avancerad civilisation som byggt en Dysonsfär runt sin stjärna skulle producera ett mätbart överskott av infrarött strålning. James Webb-teleskopet kan detektera sådana anomalier på upp till flera tusen ljusårs avstånd. Men även här gäller att vi måste veta var vi ska titta, och signalen måste vara tillräckligt stark för att skilja sig från den naturliga bakgrundsstrålningen.
Riktade laserpulser utgör en ännu större utmaning. Om en civilisation på en planet vid stjärnan Proxima Centauri sände ett lasersignal mot Jorden, skulle den behöva ha en effekt på tiotals megawatt för att vara detekterbar med våra nuvarande instrument. Och det är Proxima Centauri, som bara ligger fyra ljusår bort. Vid mer avlägsna stjärnor skulle energikraven växa exponentiellt.
Av Grimaldis analys framgår att chansen att registrera en främmande teknosignatur vid ett givet tillfälle är extremt liten, om utsändningarna är sällsynta, kortvariga och härstammar från stora avstånd. Därför räcker inte ens decennier av systematiskt lyssnande nödvändigtvis till.
Varför fångar vi ingenting – inte ens med de bästa instrumenten
Sedan 1960-talet har hundratals timmars radioteleskoparbete riktats mot utvalda delar av himlen. Ändå saknas ett enda entydigt signal. Grimaldis studie erbjuder flera kyliga förklaringar till varför det är så.
Galaxen är enorm och vår räckvidd löjligt liten. Vintergatan är ungefär hundra tusen ljusår i diameter. Våra systematiska kartläggningar täcker en bråkdel av en promille av detta och bara inom utvalda frekvensband. De signaler vi förväntar oss förekommer troligen mycket sällan. Vid en given tidpunkt kan det finnas bara ett fåtal utsändningar i hela galaxen som ens i teorin är detekterbara för oss. För att fånga dem måste vi:
- titta i rätt riktning
- ha tillräcklig känslighet och exponeringstid
- arbeta i rätt våglängdsband
- observera exakt i det ögonblick då civilisationen faktiskt sänder
Ett enda fel i den här kedjan och även en stark, intelligent utsändning försvinner ut i statistisk obefintlighet. Forskare vid SETI-institutet i Kalifornien använder ett nät av radioteleskop kallat Allen Telescope Array, som består av 42 antenner med sex meters diameter vardera. Även detta avancerade system täcker bara ett litet utsnitt av himlen åt gången.
Ett annat problem är datamängdernas karaktär. Rymden är brusig. Pulsarer, stjärnexplosioner, upphettade gasmoln – allt detta skapar bakgrundsbrus. Mot den bakgrunden kan en främmande laserimpuls som efter miljoner ljusårs färd når oss som ett enda svagt glimt vara omöjlig att skilja från vanlig störning. Allriktade utsändningar, som värmen från gigantiska konstruktioner, har det inte lättare. På tusentals ljusårs avstånd framstår de bara som en svag "uppvärmning" av en stjärnas omgivning.
Observatoriet Arecibo i Puerto Rico registrerade miljarder enskilda signaler före sin kollaps år 2020. Den absoluta majoriteten var naturliga fenomen eller störningar från Jordens yta. Att analysera sådana datamängder kräver sofistikerade algoritmer och maskininlärning – teknik som först under de senaste åren nått tillräcklig mognad.
Är vi ensamma i galaxen, eller bara tillfälligt blinda och döva?
Vad innebär dessa analyser för en vanlig rymdintresserad person? För det första: avsaknaden av en signal betyder inte automatiskt att det saknas teknologiska civilisationer i hela galaxen. Datan visar bara att antingen förekommer teknosignaturer sällan och dyker upp glest, eller att utsändningarna är kortvariga och att "signalbubblan" snabbt passerar oss, eller att de använder kommunikationsmetoder vi ännu inte förstår.
För det andra framstår inte längre scenariot där tusentals signaler i stor mängd passerade Jorden historiskt sett, medan vi oavsiktligt missade allt, som den rimligaste förklaringen. Betydligt mer konsistent är antagandet att det helt enkelt finns få fremmmande sändare i vår kosmiska närhet i rum och tid. Forskare vid SETI-institutet i Mountain View, Kalifornien, håller därför på att omvärdera sina sökstrategier.
Ett intressant alternativ är biosignaturer – spår av liv som inte nödvändigtvis är teknologiskt. James Webb-teleskopet analyserar exoplaneters atmosfärer i jakt på syre, metan och andra gaser som kan signalera biologisk aktivitet. Planeten TRAPPIST-1e på fyrtio ljusårs avstånd är en av kandidaterna för sådana studier.
Paradoxalt nog är Grimaldis slutsatser ingen uppmaning till uppgivenhet. De antyder snarare att strategin behöver omprövas. I stället för korta lyssnarkampanjer i många slumpmässiga riktningar kan det vara mer meningsfullt med långsiktig övervakning av utvalda, lovande stjärnor. Växande radioteleskopnätverk och beräkningsprojekt baserade på artificiell intelligens kan hjälpa till att lyfta fram subtila mönster ur enorma datamängder.
Hur kan man föreställa sig detta och vad händer härnäst?
En bra bild är vattenringarna som uppstår när man kastar en sten i en sjö. Ringen sprider sig i en cirkel. Vid en viss tidpunkt passerar den den punkt där en betraktare står vid stranden. Om betraktaren just då tittar i sin telefon och inte på vattnet, missar hen allt. Kort därefter finns ingen spår av vågen kvar – även om den fortfarande breder ut sig någonstans längre bort.
När det gäller signaler från utomjordingar är "stenen" perioden av aktiv utsändning. När den upphört finns kvar en expanderande klot av vågor i rymden, med tystnad inuti. Jorden kan befinna sig:
- utanför denna klot – signalen har inte nått oss ännu
- inuti det "urholkade" tomrummet – signalen har redan passerat oss
- exakt på ytan av klotet – bara då har vi en chans att registrera den
Hela konsten inom SETI handlar om att ha ögon och antenner öppna exakt under den korta tid då vågen passerar vår position. Och eftersom galaxen mäts i tiotusentals ljusår, kommer de flesta sådana möten att vara ytterst osannolika.
Allt större betydelse får också sökningar i infrarött ljus, där man letar efter ett värmeöverskott som signalerar hög energiförbrukning. Även om en främmande civilisation inte vill sända ut signaler, kan dess infrastruktur oavsiktligt röja dess existens – ungefär som nattbilder av Jorden avslöjar välbefolkade städer. Spitzer Space Telescope kartlade tusentals stjärnor i just det infraröda bandet innan det avslutade sin verksamhet år 2020.
För en del forskare är Grimaldis arbete ett argument för att ännu modigare investera i ny infrastruktur och algoritmer som kan gå igenom gamla observationsarkiv i jakt på signaler som förbisetts tidigare. För andra pekar det mot att uppdrag som undersöker planeter i vår egen galaktiska närhet är minst lika viktiga. Om vi någon gång stöter på spåret av en främmande intelligens, behöver det inte alls komma i form av ett spektakulärt radio-"hallå" från andra sidan Vintergatan. Det kan vara något mycket subtilare – något vi bara kommer att kunna tolka med framtidens teknologi.
