اینترنت کهکشانی، راهی برای برقراری اولین ارتباط با بیگانگان فضایی

به گزارش دنده6:دانشمندان بیش از ۶۰ سال است که در جستجوی هوش فرازمینی(SETI) هستند. در بیشتر موارد، این تلاش‌ها شامل اختصاص زمان رصدی با آنتن‌های رادیویی و «گوش دادن» به صدای ستاره‌های دوردست و خوشه‌های ستاره‌ای برای یافتن نشانه‌هایی از انتقال بوده است. تا به امروز، هیچ نشانه تایید شده‌ای دیده نشده است اما جستجو ادامه دارد.

با این وجود، این واقعیت که بشر هیچ مدرکی از تمدن‌های فرازمینی(ETC) پیدا نکرده است، سؤالاتی را در مورد انواع فعالیت‌های فناورانه معروف به «امضای فناوری» که ما به دنبال آن هستیم، ایجاد کرده است.

محققان جستجوی هوش فرازمینی علاوه بر گوش دادن به سایر بخش‌های طیف رادیویی، به ما پیشنهاد کرده‌اند که شبکه گسترده‌تری ایجاد کنیم و به دنبال انواع مختلفی از امضاهای فناورانه باشیم و روش‌های جستجوی بیشتری را پیش بگیریم.

تا به امروز، پیشنهاداتی برای جستجوی سیگنال‌های لیزری و مرئی، انتقال نوترینو، درهم‌تنیدگی‌های کوانتومی، امواج گرانشی و غیره ارائه شده است. با این حال، یک ایده جدید عجیب به تازگی مطرح شده است. بر اساس این ایده، تمدن‌های فرازمینی می‌توانند از یک همگرایی گرانشی خورشیدی(SGL) برای مطالعه سیارات فراخورشیدی با جزئیات بسیار زیاد استفاده کنند.

حتی پیشنهاد شده است که یک همگرایی گرانشی خورشیدی می‌تواند برای تقویت سیگنال‌ها بین منظومه‌های ستاره‌ای استفاده شود. این «اینترنت کهکشانی» ارتباطات بین ستاره‌ای را ممکن می‌کند و می‌تواند کلید تبدیل شدن به یک تمدن بین ستاره‌ای باشد. همچنین ممکن است تمدن‌های فرازمینی پیشرفته از همین روش برای ارسال پیام بین منظومه‌های ستاره‌ای استفاده کنند.

این ایده‌ها ممکن است در سال‌های آینده آزمایش شوند، زمانی که دانشمندان یک تلسکوپ گرانشی خورشیدی(SGT) را به منطقه کانونی خورشید بفرستند و عمیق‌ترین مناظر کیهان تاکنون را ثبت کنند. همچنین ممکن است چنین تلسکوپی به ما امکان دهد تمدن‌های فرازمینی را شناسایی کرده و به انتقال پیام‌های آنها گوش دهیم.

این ایده جسورانه‌ای است. اما پیش از پرداختن به آن باید کمی در مورد اخترفیزیک بدانیم.

نظریه نسبیت اینشتین دوباره می‌درخشد!

در سال ۱۹۱۶، آلبرت اینشتین، نظریه نسبیت عام خود را به پایان رساند. این نظریه توضیح می‌دهد که چگونه میدان‌های گرانشی انحنای فضازمان را در مجاورت خود تغییر می‌دهند و منجر به انواع پدیده‌ها می‌شوند.

نسبیت عام یکی از بهترین نظریه‌های آزمایش شده در علم مدرن است و بسیاری از پدیده‌ها را قبل از مشاهده پیش‌بینی کرده است. این پدیده‌ها شامل سیاهچاله‌ها، انبساط کیهان، امواج گرانشی، اتساع زمان و همگرایی گرانشی است. همگرایی گرانشی ابزار مناسبی برای ستاره‌شناسانی است که امیدوارند نگاهی عمیق‌تر به جهان داشته باشند.

همگرایی گرانشی زمانی اتفاق می‌افتد که یک جرم عظیم از جلوی یک جرم فضایی دورتر نسبت به ناظر عبور کند.

همانطور که نسبیت عام پیش‌بینی می‌کند، جرمی که در پیش زمینه قرار دارد، فضا-زمان را در اطراف خود منحرف می‌کند و همگرایی را تشکیل می‌دهد و نور را از جرم دورتر منحرف و تقویت می‌کند. همانطور که تلسکوپ‌ها مطالعه اجرام دور را آسان‌تر می‌کنند، هم‌ترازی همگرایی گرانشی به اخترشناسان اجازه می‌دهد اجرام را در فواصل بین ستاره‌ای مطالعه کنند.

برای چندین دهه، دانشمندان در نظر گرفته‌اند که چگونه می‌توان از خورشید به عنوان یک عدسی گرانشی ستاره‌ای(SGL) استفاده کرد. با قرار دادن یک تلسکوپ در نقطه کانونی خورشید، نور از منابع دور به طور قابل توجهی تقویت می‌شود و امکان مطالعات دقیق کهکشان‌ها، ستاره‌ها، سیارات فراخورشیدی و سایر اجرام آسمانی فراهم می‌شود.

خورشید ما به عنوان یک عدسی گرانشی

این مفهوم از نظریه آلبرت اینشتین و مقاله‌ای که در سال ۱۹۳۶ منتشر شد، الهام گرفته شد. در این مقاله، او محاسبه کرد که نوری که از لبه‌های خورشید ما عبور می‌کند در یک نقطه کانونی واقع در حدود ۵۴۲ واحد نجومی(AUs) از خورشید یعنی ۵۴۲ برابر فاصله بین خورشید و زمین، دچار همگرایی می‌شود.

در سال ۱۹۷۹، فون اشلمن(Von Eshleman)، کاوشگر سیاره‌ای و دانشمند رادیویی استنفورد، اولین پیشنهاد منتشر شده را برای استفاده از خورشید به عنوان یک عدسی گرانشی برای مشاهدات و ارتباطات ارائه کرد. اشلمن همچنین محقق اصلی آزمایشات علوم رادیویی وویجر ۱ و ۲ بود.

در سال ۱۹۹۳، آژانس فضایی اروپا طرح‌هایی را برای کاوشگری به نام SETIsail تهیه کرد که بعدها فوکال(FOCAL) نام گرفت که توسط ستاره‌شناس ایتالیایی کلودیو مکن(Claudio Maccone) و دیگران در سال ۲۰۰۹ مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. در سال ۲۰۱۶، دانشمند ناسا جفری لندیس(Jeffrey A. Landis) تحلیل انتقادی ارسال یک ماموریت به کانون گرانشی خورشید برای انجام نجوم پیشرفته انجام داد.

این پیشنهاد توسط فیزیکدان ناسا اسلاوا توریشف(Slava Turyshev) و معمار نرم افزار ویکتور توث(Viktor Toth) در مقاله‌ای با عنوان «تصویربرداری از منابع گسترده با همگرایی گرانشی خورشیدی» در سال ۲۰۱۹ گسترش یافت.

همانطور که آنها مشخص کردند، یک فضاپیمای مجهز به بادبان‌های خورشیدی می‌تواند یک تلسکوپ را به فاصله کانونی خورشید ما منتقل کند و به اخترشناسان اجازه دهد تصاویر مستقیم با وضوح بالا از سیارات فراخورشیدی به دست آورند.

این پیشنهاد برای توسعه فاز سوم توسط برنامه ۲۰۲۲ موسسه مفاهیم پیشرفته ناسا(NAIC) انتخاب شد. واضح است که پتانسیل زیادی برای استفاده از خورشید به عنوان یک عدسی گرانشی برای تحقیقات نجومی وجود دارد.

اکنون که با مفهوم همگرایی گرانشی بیشتر آشنا شدیم به بررسی اینترنت کهکشانی می‌پردازیم.

اینترنت کهکشانی

اینجاست که برنامه‌های کاربردی برای همگرایی گرانشی خورشید واقعا جالب می‌شوند. آنها می‌توانند نه تنها برای تقویت نور و انجام مطالعات دقیق سیارات فراخورشیدی مورد استفاده قرار بگیرند بلکه به عنوان وسیله‌ای برای تقویت ارتباطات بین منظومه‌های ستاره‌ای کاربرد دارند. این مفهوم توسط کلودیو مکن(Claudio Maccone) در مقاله‌ای با عنوان «اینترنت کهکشانی توسط همگرایی گرانشی ستاره‌ها ممکن شد» در سال ۲۰۱۳ مورد بررسی قرار گرفت.

مکن در آن توضیح داد که چگونه می‌توان از یک همگرایی گرانشی خورشیدی برای برقراری ارتباط در فواصل بین ستاره‌ای استفاده کرد و یک «اینترنت کهکشانی» ایجاد کرد که امکان ارتباطات پهنای باند بالا با سکونتگاه‌های منظومه‌های ستاره‌ای مجاور با سرعت نور را فراهم می‌کند. همگرایی گرانشی خورشیدی سیگنال‌های ارسالی به جلو و عقب را از چند وات به گیگاوات تقویت می‌کند.

مکن همچنین توضیح داد که چگونه ممکن است تمدن‌های پیشرفته پیش از این چنین سیستمی را با استفاده از ستارگان در منظومه خانه خود ایجاد کرده باشند. به تعبیر فیزیکدان نظری و ریاضیدان مشهور فریمن دایسون(Freeman Dyson)، اگر بتوانیم چیزی را تصور کنیم و از نظر فیزیکی صحیح باشد، کسی حتما پیش از ما نیز آن را انجام داده است. بنابراین، اگر در حال حاضر به ایجاد یک اینترنت کهکشانی فکر می‌کنیم، احتمالا تمدن‌های قدیمی‌تر و پیشرفته‌تر از آن برای برقراری ارتباط با یکدیگر استفاده می‌کنند.

علاوه بر این، مکن توضیح داد که چگونه این اینترنت کهکشانی می‌تواند پاسخی به پارادوکس فرمی ارائه دهد.

در اصل، ارتباطات ارسال و دریافت شده با استفاده از همگرایی گرانشی ستاره‌ای برای آنتن‌های رادیویی ما قابل دسترسی نیستند. برای گوش دادن به آنها بشریت باید یک گیرنده رادیویی را در ناحیه کانونی همگرایی گرانشی خورشید ما قرار دهد.

مکن در مقاله خود اینگونه می‌نویسد: اگر دو ماموریت فوکال به گونه‌ای تنظیم شده باشند که یکی توسط انسان حداقل در فاصله ۵۵۰ واحد نجومی از خورشید و یکی توسط فرازمینی‌ها در حداقل فاصله کانونی ستاره خودشان و هر دو در جهت مخالف ستاره‌های دو تمدن قرار بگیرند، امکان برقراری ارتباط بین منظومه شمسی و یک منظومه بین ستاره‌ای نزدیک با قدرت سیگنال متوسط وجود خواهد داشت.

خوانندگان روشن‌ فکر باید بدانند که تمدنی بسیار پیشرفته‌تر از انسان‌ها در کهکشان ممکن است پیش از این به چنین شبکه‌ای از پیوندهای بین‌ستاره‌ای ارزان دست یافته باشد. یک اینترنت کهکشانی که انسانها تا زمانی که به قدرت استفاده از همگرایی ستاره خودشان دسترسی نداشته باشند قادر به ارتباط با آن نیستند.

با این حال، با توجه به مطالعه دیگری توسط توریشف و توث، پراش نور توسط میدان گرانشی خورشید و تاج خورشیدی، محدودیت‌هایی برای این اینترنت کهکشانی ایجاد می‌کند. براساس تجزیه و تحلیل آنها، محیط پلاسمایی اطراف ستاره‌ها با سیگنال‌های الکترومغناطیسی با طول موج بلند تداخل می‌کند و گزینه امواج رادیویی را رد می‌کند.

حضور پلاسمای خورشیدی منجر به کاهش تقویت نور همگرایی گرانشی خورشیدی و گسترش عملکرد آن می‌شود. ما همچنین نشان داده‌ایم که اثر پلاسما وابسته به طول موج در فرکانس‌های رادیویی مهم است.

آیا کسی آنجاست؟

توریشف و توث همچنین دریافتند که برای نور مرئی و طول موج‌های کوتاه‌تر مانند فرابنفش، اشعه ایکس، پرتوهای گاما و غیره سهم پلاسما ناچیز است و خواص نوری بدون پلاسما همگرایی گرانشی خورشیدی عملا بی‌تأثیر خواهد بود. از این نظر، همگرایی‌ها می‌توانند ارتباطاتی را تقویت کنند که به لیزر یا انتقال طول موج کوتاه‌تر متکی هستند. اینجاست که پتانسیل جستجوی هوش فرازمینی واقعا مورد توجه قرار می‌گیرد.

دکتر فیلیپ لوبین(Philip Lubin)، استاد فیزیک و مدیر آزمایشگاه کیهان‌شناسی تجربی، سالها به تحقیق و توسعه برنامه‌های کاربردی برای انرژی هدایت‌شده معروف به لیزر پرداخته است. مطالعات او شامل دفاع سیاره‌ای و دستیابی به سفرهای میان ستاره‌ای می‌شود.

در سال ۲۰۱۶، او مقاله‌ای با عنوان «جستجوی هوشمندی هدایت‌شده» نوشت، که در آن توصیه کرد که آزمایش‌های آینده جستجوی هوش فرازمینی به دنبال نشانه‌هایی از «سرریزی» از سیستم‌های انرژی هدایت‌شده باشند. اینها می‌تواند نتیجه ارتباطات لیزری یا انتقال نوری یا نیروی محرکه انرژی هدایت شده مانند مواردی که اکنون از نظر فناورانه بر روی زمین امکان‌پذیر شده‌اند، باشد.

بر اساس فعالیت‌های توریشف و توث، این امکان وجود دارد که تمدن‌های پیشرفته بتوانند از همگرایی گرانشی ستاره‌ای برای ارسال انتقال نوری بین منظومه‌های ستاره‌ای استفاده کنند. از آنجایی که اطلاعات از طریق فوتون‌ها ارسال می‌شود، اثر همگرایی به این معنی است که این انتقال‌ها قدرتمندتر و قابل تشخیص‌تر هستند.

نکته دیگر از تحقیقات آنها این است که بشریت برای شناسایی این انتقال‌ها نیازی به گیرنده همگرایی گرانشی خورشیدی ندارد. توث و توریشف در مقاله‌ای که پیش‌تر نیز به آن اشاره شد سه سناریوی احتمالی مربوط به اینترنت کهکشانی را بررسی کردند. همانطور که توریشف توضیح می‌دهد: یک سناریو این است که یک فرستنده خاص در ناحیه کانونی یک عدسی ستاره‌ای نزدیک قرار می‌گیرد و یک گیرنده جایی در فضا خواهد بود، نه لزوما نزدیک به یک ستاره نزدیک و ما فقط روی سیاره منتظر می‌مانیم و سپس، در آن سناریو، تقویت قابل توجهی وجود خواهد داشت.

سناریوی دوم این است که یک فرستنده جایی در اعماق فضا باشد. برای اینکه ما سیگنال را دریافت کنیم، باید به ناحیه کانونی همگرایی گرانشی خورشیدی برویم، جایی که سیگنال ارسالی تقویت می‌شود.

در سناریوی سوم، فرستنده در ناحیه کانونی همگرایی گرانشی ستاره‌ای نزدیک و گیرنده در ناحیه کانونی همگرایی گرانشی خورشیدی ما قرار خواهد گرفت. بنابراین اکنون، دو عدسی درگیر هستند. و بنابراین ما از هر دوی این همگرایی‌ها سود خواهیم برد و تقویت آن چهار برابر خواهد خواهد شد. اما در واقعیت، آنچه می‌بینیم آنقدر قوی نیست.

به طور خلاصه، بشریت برای دریافت سیگنال‌ها از یک منظومه ستاره‌ای دیگر نیازی به قرار دادن گیرنده در ناحیه کانونی همگرایی گرانشی خورشیدی خود ندارد، زیرا آنتن‌های ما به اندازه کافی قوی هستند که آن‌ها را دریافت کنند. متاسفانه، این تنها در صورتی امکان‌پذیر خواهد بود که بدانیم آنتن‌های رادیویی خود را به کجا هدف بگیریم و این ما را به موضوع تلسکوپ گرانشی خورشیدی بازمی‌گرداند.

در جستجوی تمدن‌های پیشرفته در همه مکان‌های مناسب

با قرار دادن یک تلسکوپ در ناحیه کانونی همگرایی گرانشی خورشیدی ما، اخترشناسان می‌توانند تصاویری از سیاره‌های فراخورشیدی به دست آورند که به قدری دقیق هستند که معادل نگاه کردن به سیاره از مداری بالا است. با این نوع وضوح، تشخیص نشانه‌های زیرساخت مدرن مانند صورت فلکی ماهواره‌ای، ایستگاه‌های فضایی، شهرهای بزرگ، نشانه‌های صنعتی و غیره آسان خواهد بود.

سپس محققان جستجوی هوش فرازمینی می‌توانند تلسکوپ‌های نوری، اشعه ماوراء بنفش، اشعه ایکس و گاما خود را تغییر مکان دهند تا این منظومه ستاره‌ای را برای نشانه‌هایی از سیگنال‌ها مشاهده کنند. اگر تمدن محلی از ستاره خود برای تقویت امواج کوتاه استفاده کند، آنها قابل تشخیص هستند.

در آن صورت ما بالاخره مدرکی خواهیم داشت که نشان می‌دهد زندگی هوشمند در جای دیگری در کیهان وجود دارد. اینترنت کهکشانی روزی به واقعیت تبدیل خواهد شد و می‌تواند ارتباطات بین تمدن‌های دور را تسهیل کند.