Khi 2 ngôi sao neutron cực kỳ dày đặc quay quanh nhau, chúng xoắn ốc theo thời gian và cuối cùng hợp nhất. Sự hợp nhất như vậy là mạnh mẽ. Các nền văn minh tiên tiến có thể sử dụng chúng để báo hiệu trên toàn vũ trụ?
Nghệ sĩ khái niệm về một hệ thống nhị phân hoặc sao đôi, trong đó 2 sao đang hợp nhất. Một nền văn minh ngoài hành tinh có thể sử dụng các vụ sáp nhập sao neutron để liên lạc qua không gian? Hình ảnh thông qua NSF / LIGO / Sonoma State University / A. Simonnet.
Khi nói đến Tìm kiếm Trí thông minh ngoài Trái đất (SETI), hầu hết mọi người nghĩ đến đầu tiên là tìm kiếm bằng kính viễn vọng vô tuyến để tìm kiếm tín hiệu từ các nền văn minh ngoài hành tinh xa xôi. Các khả năng khác - chẳng hạn như SETI quang học, tìm kiếm các xung laser ngoài trái đất - cũng trở nên phổ biến hơn trong những năm gần đây. Rốt cuộc, như nhiều người tranh luận, tại sao một nền văn minh tiên tiến sẽ giới hạn bản thân chỉ sử dụng radio? Bây giờ các nhà nghiên cứu ở Nhật Bản cung cấp một cách tiếp cận khác biệt và hấp dẫn cho SETI. Điều gì về việc tìm kiếm các tín hiệu đã được đồng bộ hóa với hai ngôi sao neutron hợp nhất?
Các nhà khoa học khác đang thực hiện ý tưởng này đủ nghiêm túc để cho phép xuất bản nó trong một tạp chí lớn. Công việc đã thông qua đánh giá ngang hàng và được xuất bản trong Tạp chí Vật lý thiên văn - còn Thư ApJ - vào ngày 1 tháng 8 năm 2018.
Vấn đề quan trọng nhất với SETI là đơn giản là có quá nhiều không gian, theo nghĩa đen, để tìm kiếm. Những nơi tốt nhất để tìm là gì? Và khi nào chúng ta nên tìm kiếm?
Ý tưởng giao tiếp thông qua sáp nhập sao nhị phân (kép) nghe có vẻ xa vời, nhưng tiền đề khá đơn giản. Các ET có thể cố tình đặt thời gian cho một giao tiếp sao cho trùng khớp với một sự kiện vũ trụ rất đáng chú ý và tự nhiên, nhưng thoáng qua - như một vụ nổ siêu tân tinh hoặc tia gamma - nghĩ rằng kính viễn vọng khác các nền văn minh (bán tiên tiến), như của chúng ta trên Trái đất, có thể được hướng đến một sự kiện như vậy. Viết trong Thư ApJ, các tác giả cho biết:
Chúng ta thảo luận về khả năng nhận được tín hiệu vô tuyến từ trí thông minh ngoài thiên hà, vào khoảng thời gian chúng ta quan sát sự hợp nhất sao neutron nhị phân trong thiên hà của chúng. Các phép đo độ chính xác cao của các tham số nhị phân sẽ cho phép chúng phát tín hiệu ~ 104 năm trước khi chính chúng quan sát tín hiệu sáp nhập. Sử dụng SKA, chúng tôi có thể nhận được ~ 104 bit dữ liệu, được truyền từ 40 Mpc đi với công suất đầu ra ~ 1TW.
Nói cách khác, những gì các nhà khoa học này đã làm là xem xét các con số, cố gắng thiết lập các tham số cho khả năng truyền thông ET thông qua sáp nhập sao nhị phân, trong trường hợp giao tiếp như vậy tồn tại.
Sơ đồ cho thấy một nền văn minh ET trong một thiên hà khác có thể sử dụng sự hợp nhất nhị phân của 2 ngôi sao neutron để giúp tín hiệu vô tuyến, theo cách mà tín hiệu sẽ đến cùng lúc với tín hiệu tự nhiên từ chính sự hợp nhất. Hình ảnh qua Nishino & Seto 2018.
Một cảnh báo là một nền văn minh như vậy sẽ cần phải có khả năng dự đoán chính xác khi nào sự hợp nhất sao neutron nhị phân có thể sử dụng tiếp theo sẽ xảy ra. Họ cần kiến thức đó để tín hiệu của họ có thể được hẹn giờ đến cùng lúc với tín hiệu tự nhiên, nếu, nói, họ muốn tín hiệu của họ đến một nơi cụ thể (như Trái đất), một nơi mà họ đã có xác định để có liên lạc vô tuyến, ít nhất.
Đối với hầu hết các sự kiện tự nhiên như vậy, kiến thức đó sẽ khó khăn. Nhưng một khả năng thú vị nổi bật - bức xạ sóng điện từ và sóng hấp dẫn từ sự hợp nhất nhị phân (sự hợp nhất của hai ngôi sao neutron) - được cho là một hiện tượng tương đối phổ biến trong vũ trụ. Nghiên cứu mới, do Yuki Nishino và Naoki Seto dẫn đầu, kiểm tra khả năng một nền văn minh ET đồng bộ hóa tín hiệu nhân tạo của họ với tín hiệu tự nhiên từ sự hợp nhất sao neutron nhị phân.
Biểu đồ cho thấy sự phân rã quỹ đạo của sao neutron nhị phân PSR B1913 + 16. Các nhà thiên văn học đã sử dụng thời gian của các xung vô tuyến của nó để đo chính xác tốc độ phân rã trong nhiều thập kỷ. Sử dụng cùng thông tin này, một nền văn minh ET có thể dự đoán khi nào 2 stas trong hệ thống nhị phân cuối cùng sẽ hợp nhất. Sau đó, họ có thể đồng bộ hóa tín hiệu nhân tạo của mình với tín hiệu tự nhiên này. Hình ảnh thông qua Inducteelsoad.
Vì vậy, làm thế nào có thể dự đoán một sự hợp nhất như vậy? Sao neutron đôi khi được chúng ta nhìn thấy trên Trái đất dưới dạng các pulsar. Nói cách khác, đôi khi một hoặc cả hai ngôi sao được nhìn thấy phát ra các xung ánh sáng. Bằng cách đo thời gian chính xác của các pulsar trong hệ sao neutron nhị phân, nó có thể đo được quỹ đạo và tốc độ phân rã của quỹ đạo của hai ngôi sao. Với thông tin đó, các nhà thiên văn học có thể tính toán khi nào hai ngôi sao sẽ hợp nhất.
Có lẽ các nhà thiên văn học ET có thể thực hiện phép đo và tính toán tương tự. Sau đó, họ có thể phát tín hiệu nhân tạo, định thời gian để nó đến cùng lúc với sóng hấp dẫn từ vụ sáp nhập. Một tín hiệu được biết đến từ không gian - được cho là tín hiệu từ sự hợp nhất nhị phân sao neutron - là tín hiệu có nhãn GW170817. Viết trong Thư ApJ, các tác giả cho biết:
Khi tìm kiếm tín hiệu nhân tạo từ trí thông minh ngoài trái đất (ETI), mối quan tâm chính là chúng ta có thể giảm không gian tham số một cách hiệu quả như thế nào. Những trường hợp này sẽ được ETI hiểu ngược lại và họ sẽ cẩn thận sắp xếp thời gian và hướng truyền. Trong Thư này, chúng tôi đã chỉ ra rằng sự hợp nhất sao neutron nhị phân trong thiên hà của chúng có thể là một sự kiện lý tưởng cho việc đồng bộ hóa tín hiệu. Điều này là do ETI sẽ có thể ước tính vị trí và thời điểm của sự kiện rất năng lượng trước. Một cách lạc quan nhất, chúng ta thực sự có thể tìm thấy một tín hiệu nhân tạo bằng cách phân tích lại dữ liệu điện từ đã được lấy từ GW170817. Ngoài ra, mạng LIGO-Virgo sẽ bắt đầu hoạt động quan sát tiếp theo vào đầu năm 2019, và một sự hợp nhất sao neutron nhị phân mới có thể được xác định. Quan sát vô tuyến sớm và sâu cho thiên hà chủ của nó cũng có thể đáng xem xét từ góc độ của SETI.
Vâng, tất cả điều này nghe giống như khoa học viễn tưởng. Nhưng nó là một phương thức giao tiếp có thể hoạt động, ít nhất là về mặt lý thuyết. Tuy nhiên, lượng năng lượng cần thiết cho một tín hiệu như vậy sẽ vượt xa những gì chúng ta có thể làm ngay bây giờ, nhưng có thể khả thi đối với nền văn minh ET tiên tiến hơn nhiều. Chẳng hạn, Nishino và Seto tính toán rằng đối với một nền văn minh trong thiên hà cách xa 130 triệu năm ánh sáng, mười megabyte dữ liệu có thể được gửi đến một máy thu tương tự như Array Kilometre trên Trái đất, sử dụng máy phát vô tuyến mạnh ~ 1 terawatt. Một terawatt tương đương với khoảng 10 phần trăm mức tiêu thụ năng lượng hiện tại trên toàn Trái đất. Sử dụng lượng năng lượng đó đã được dự tính, thậm chí bởi chúng tôi trừng phạt những người trái đất.
Vì vậy, tác phẩm mới của Yuki Nishino và Naoki Seto rất hấp dẫn, phải nói là ít nhất, ngay cả khi có vẻ kỳ quái. Các ET tiên tiến cao có thể sử dụng một máy phát mạnh hơn bất kỳ tín hiệu nào trên Trái đất để truyền tín hiệu vào sâu trong vũ trụ, thậm chí đến các thiên hà khác, với sự trợ giúp của một trong những hiện tượng vũ trụ tự nhiên dữ dội nhất từng tồn tại?
Như một nhân viên Disney từng nói, nếu bạn có thể mơ về nó, bạn có thể làm nó. Có lẽ các ET cũng có câu nói đó!
Hình ảnh kính thiên văn của sáp nhập nhị phân GW170817, sau sáp nhập.Hình ảnh thông qua oares-Santos et al./DES Cộng tác.
SETI truyền thống sử dụng các kính thiên văn vô tuyến lớn như cái ở Đài thiên văn Arecibo ở Puerto Rico. Một máy phát mạnh hơn nhiều sẽ cần đến tín hiệu theo cách mà nghiên cứu mới đề xuất. Hình ảnh thông qua hình ảnh GDA / AP.
Điểm mấu chốt: Giao tiếp xuyên không gian sâu, đặc biệt là giữa các thiên hà, thật dễ dàng. Một nghiên cứu mới cho thấy nó có thể dễ dàng hơn với sự trợ giúp của sự hợp nhất nhị phân của các sao neutron. Nó là một ý tưởng cấp tiến, nhưng là một ý tưởng hấp dẫn.