Oumuamua ليس مسبارًا فضائيًا ، لأن الأجانب يمكنهم تعلم كل ما يحتاجون إليه عنا باستخدام التلسكوبات

في خريف عام 2017 ، مر أول جسم بين نجمي معروف عبر النظام الشمسي ، مما أحدث ثورة في علم الفلك. بسبب الطبيعة غير المتجانسة للجسم ، كان علماء الفلك من جميع أنحاء العالم في حيرة من أمرهم لشرح ماهيته. يبدو أنه لا المذنب ولا الكويكب ولا أي جسم تقليدي آخر يناسب القانون ، مما أدى إلى جميع أنواع التفسيرات 'الغريبة'.

تم تقديم تفسير غريب بشكل خاص من قبل الأستاذ بجامعة هارفارد آفي لوب وطبيب ما بعد الدكتوراة السابق (الدكتور شموئيل بيالي) ، الذين افترضوا أن 'أومواموا كان من الممكن أن يكون شراعًا ضوئيًا خارج كوكب الأرض. في حين أن معظم أوراق النقض شككت في الأدلة المقدمة ، أ دراسة جديدة من قبل عالم الفيزياء الفلكية والأستاذ الفخري في جامعة كاليفورنيا ، بن زوكرمان ، تساءل عن شيء آخر: لماذا حضارة خارج كوكب الأرضيريدلإرسال مسبار طريقنا؟

الدراسة، '' أومواموا ليس مسبارًا تم إرساله إلى نظامنا الشمسي من قبل حضارة غريبة ، 'ظهر مؤخرًا على الإنترنت وتم إرساله إلى مجلات الجمعية الفلكية الأمريكية (AAS). بعد مراجعة الدوافع المحتملة لإرسال مهمة استكشافية ، خلص زوكرمان إلى أن ETI لن يكون لديه دافع لإرسال مركبة فضائية إلى أنظمتنا الشمسية (مما يلقي بظلال من الشك على نظرية 'المسبار الفضائي').

أثبت مدار أومواموا بوضوح أصله بين النجوم. الائتمان: Tom Ruen، CC BY-SA 4.0

سؤال لماذا

لتلخيص موقفه ، يبدأ زوكرمان بالإقرار بأن ورقة موقف من Loeb and Bialy يحتوي على 22 معادلة كاملة تدعم حجتهم بأن 'أومواموا كان مسبارًا بين النجوم. وتشمل هذه نسبة الكتلة إلى المساحة ، ودورانها ، والمسافة القصوى التي يمكن أن تقطعها عبر الوسط البينجمي (ISM) ، وقوة شدها ، ونقل الطاقة نتيجة للتأثيرات.

جنبا إلى جنب مع منحنى الضوء (التي كانت متوافقة مع القرص) ، وانعكاسها ، والطريقة التي تسارعت بها خارج النظام الشمسي تحت تأثير أي شيء آخر غير الإشعاع الشمسي ، كانوا قادرين على إظهار أن 'أومواموا كان متسقًا مع شراع ضوئي بين النجوم. ردا على ذلك ، رد زوكرمان باقتباس مؤثر للفيزيائي النظري الشهير فريمان دايسون:

'مشكلة السفر بين النجوم هي مشكلة الدافع وليس مشكلة الفيزياء.'

يشبه إلى حد كبير اقتراح دايسون للهيكل العملاق الذي يمكن أن يضم نظامًا نجميًا كاملاً (يُعرف أيضًا باسم Dyson Sphere) ، إنه ليس مسألة ما إذا كنت تستطيع ذلك أم لا ، إنها مسألة 'لماذا تريد ذلك؟' على وجه التحديد ، يستشهد زوكرمان بالبحث الأخير الذي فحص الجدوى العلمية لإرسال مسبار بين النجوم لجمع المعلومات حول الكواكب التي يحتمل أن تكون صالحة للسكن.

باستخدام المبدأ الكوني (المعروف أيضًا باسم مبدأ كوبرنيكان) كمحطة قياس ، يفكر زوكرمان في سبب تحفيز السلالة الفضائية لإرسال مركب شراعي يشبه أومواموا إلى الأنظمة النجمية القريبة ، وماذا تعني الآثار المترتبة على ذلك ، ولماذا يبدو غير منطقي لنفترض أنهم يريدون إعطاء فيض من الخيارات الأفضل بكثير.

الاستكشاف غير الفعال

من بينها ورقة بحثية حديثة بعنوان '' أومواموا ليس مصطنعًا بقلم الفيزيائي جوناثان كاتز من مركز ماكدونيل لعلوم الفضاء بجامعة واشنطن. في دحض ورقة لوب وبيالي ، قدم كاتز حججًا حول سبب كون مهمة التحليق وسيلة غير فعالة لجمع البيانات. هذا ينطبق على كل من 'Oumuamua و اختراق Starshot اقتراح لمهمة شراع ضوئي بين النجوم.

وفقًا لحسابات كاتز ، بمعدل 26 كم / ث (93600 كم / س ؛ 58160 ميلاً في الساعة) ، كان من الممكن أن يستغرق أومواموا حوالي 400 ألف عام للسفر من أي نظام نجمي متسلسل رئيسي في غضون 32.6 سنة ضوئية (10 فرسخ فلكي) . وفقًا لزكرمان ، فإن هذا يعني أن الأنواع المتقدمة تقنيًا ستحتاج إلى أن تكون أقدم بكثير الآن وأن تطور وسائل أكثر تقدمًا لاستكشاف أعماق الفضاء (مما يجعل مثل هذا المسبار غير فعال).

علاوة على ذلك ، يقدر أنه من أجل ظهور مثل هذا المسبار في نظامنا الشمسي (باستثناء الحظ الاستثنائي) ، سيتعين على الأنواع إطلاق 100000 مجس من هذا القبيل (وهو أيضًا نهج غير فعال للغاية). ومن المثير للاهتمام ، أن هذا الجانب من ورقة تفنيد زوكرمان يمثل نوعًا من الانعكاس لنقطة أثارها لوب وبيالي في ورقتهما الأصلية ، والتي تستشهد بأبحاث سابقة حول عدد الأجسام بين النجوم (ISO) في الفضاء القريب.

وفقًا لدراسة أجريت عام 2018 بعنوان ' المتطفلين بين النجوم: كثافة العدد وأصل الكائنات الشبيهة بأومواموا ، 'باحثون من معهد الفلك أظهر في جامعة هاواي أنه يجب أن يكون هناك 2 كوادريليون ISOs داخل كل فرسخ مكعب (حوالي 35 سنة ضوئية مكعبة) - أو 1 كوادريليون كائن مقذوف لكل نظام نجمي - من أجل أن تكون كائنات مثل أومواموا قابلة للاكتشاف.

أومواموا كما ظهرت باستخدام تلسكوب ويليام هيرشل ليلة 29 أكتوبر. جامعة كوينز بلفاست / تلسكوب ويليام هيرشل

قلب هذه الحجة رأسًا على عقب ، يفترض زوكرمان أن وجود جسم اصطناعي في نظامنا الشمسي يعني وجود العديد والعديد من الأشياء الأخرى. البديل ، كما يجادل لوب ، هو أن اكتشاف مثل هذا الشيء كان محظوظًا للغاية (وغير مرجح للغاية).

سوبر تلسكوبات

في المقابل ، كما يقول زوكرمان ، فإن الأنواع المتقدمة تقنيًا تتعرض لضغوط شديدة لعدم التعرف على العوائد العلمية المتفوقة للغاية التي تقدمها التلسكوبات المتطورة - باستخدام وكالة ناسا مكتشف كوكب الأرض (TPF) و ESA's داروين كأمثلة. كان TPF اقتراحًا لكوكبة من التلسكوبات الفضائية عالية الحساسية التي كانت في السابق قيد الدراسة من قبل وكالة ناسا لجنة مسح الفلك والفيزياء الفلكية .

في غضون ذلك ، كان داروين عبارة عن كوكبة مكونة من أربع أو خمس مركبات فضائية حرة الطيران مصممة للبحث عن كواكب شبيهة بالأرض حول نجوم أخرى وتحليل غلافها الجوي. بينما لم يتم تحقيق أي من المفهومين (تم تجاوز TPF لصالح تلسكوب جيمس ويب الفضائي ) ، يبقى المبدأ كما هو. استنادًا إلى العوائد العلمية التي ستحققها تلسكوبات الجيل التالي ، يستنتج زوكرمان ما يلي:

'في حالة وجود حضارة تكنولوجية قريبة بالفعل ... فإن تلسكوباتها الفضائية العملاقة ستبطل تمامًا أي دافع لبناء نوع المسبار الموجه الذي يمثله أومواموا في صورة Bialy & Loeb (2018). لعبت التلسكوبات الأرضية دورًا أساسيًا للغاية في استكشافنا لنظامنا الشمسي بواسطة المركبات الفضائية '.

انطباع الفنان عن تلسكوب داروين. الائتمان: ESA

أهداف الاستكشاف

فكرة أخرى يقدمها زوكرمان هي العلاقة العميقة الموجودة بين المسوحات التلسكوبية والمسبارات بين النجوم. في هذا ، يتوسع في حجة أدلى بها في دراسة 1981 حيث جادل بأن التلسكوبات الفضائية في الفضاء بين الكواكب يمكنها مسح الغلاف الجوي للكواكب الخارجية (ملاحظة متبصرة) ، وتقليل تكلفة المهمات غير المأهولة بين النجوم ، وحتى المساعدة في جهود البانسبيرميا الموجهة.

'مثابرة وكالة ناسا ليست سوى أحدث سلسلة من المركبات الفضائية المرسلة لاستكشاف المريخ ، بدلاً من عطارد أو الزهرة على سبيل المثال ؛ هذا لأن تلسكوباتنا قدمت منذ فترة طويلة حافزًا كبيرًا للذهاب إلى المريخ فوق جميع الكواكب الأخرى ، 'يجادل زوكرمان في هذه الورقة البحثية الأخيرة. 'اعتبارات مماثلة ، ولكن بالنسبة للتلسكوبات الفضائية ، تنطبق على استكشاف الكواكب خارج المجموعة الشمسية.'

أخيرًا وليس آخرًا ، يقارن زوكرمان قدرات التلسكوبات الفضائية الحالية بما يمكن توقعه بشكل واقعي على متن مركبة فضائية بحجم وشكل أومواموا. علاوة على ذلك ، فإن الدوافع العلمية للتلسكوبات الفضائية واضحة تمامًا أيضًا ، في حين أن مفاهيم المهام بين النجوم محفوفة بجميع أنواع الأسئلة المتعلقة بالصلاحية والفعالية من حيث التكلفة. في تلخيص:

'القدرات العابرة لأي مسبار تحليق من هذا القبيل هي أدنى إلى حد كبير من قوة التلسكوبات الفضائية العاملة لعهود من الزمن في الفضاء بين الكواكب للحضارة الغريبة. على الرغم من أنه قد ثبت أنه من الصعب على علماء الفلك تكوين صورة مقنعة لـ 'أومواموا استنادًا إلى الأجسام الفلكية التقليدية ، فإن المناقشة في هذه الورقة توضح الاستحالة المنطقية لتفسير يتضمن تحليقات طيران من تحقيقات فضائية.'

حشد من المركبات الفضائية ذات الشراع الليزري تغادر النظام الشمسي. الائتمان: Adrian Mann / i4is

الكونية المضادة

بالطبع ، يمكن تقديم العديد من الحجج المضادة. بالنسبة للمبتدئين ، يستخدم زوكرمان سرعة 'أومواموا' ليقول إنها طريقة غير فعالة تمامًا لاستكشاف الفضاء. ومع ذلك ، يمكن مواجهة هذه النقطة بسهولة من خلال المثال مشروع اليعسوب ، مركب شراعي ضوئي مقترح آخر يجري تطويره حاليًا يتضمن شراعًا مغناطيسيًا لإبطاء سرعته بعد عبور الفضاء بين النجوم.

باختصار ، لمجرد أن 'أومواموا كان يسافر بسرعة 26 كم / ثانية عندما تم اكتشافه لا يعني أنه كان يسافر طوال الوقت الذي كان فيه في العبور. يجادل زوكرمان أيضًا بأن ETI ستحتاج إلى إنتاج أشرعة ضوئية في حدود 10⁵حتى يحصل أحدهم على فرصة اكتشافه. ومع ذلك ، يمكن إعادة المبدأ الكوني حول هذه النقطة لتأثيرات إضافية.

إذا افترضنا أن ETI واحدًا قادرًا على التحقيق في مفهوم الأضواء البينجمية واعتبارها جديرة بالاهتمام ، فمن غير المعتاد افتراض أن أكثر من واحد في ركن المجرة الخاص بنا قد يفكر في فعل الشيء نفسه بمرور الوقت. علاوة على ذلك ، تفترض ورقة زوكرمان أن 'كائنًا شبيهًا بأومواموا سيكون جاهزًا للعمل ، أو أن الأنواع التي أرسلته ستظل حية.

هذا سؤال تناوله ليوب في ورقته البحثية لعام 2018 مع بيالي ، ثم في كتابه لاحقًا خارج كوكب الأرض: أول علامة على وجود حياة ذكية خارج الأرض .في كلتا الحالتين ، يقترح البروفيسور لوب الاحتمال الحقيقي للغاية أنه إذا كان Oumuamua مصطنعًا في الأصل ، فقد يكون قطعة من الحطام الفضائي أو بقايا مركبة فضائية لم تعد موجودة الآن. بالتبعية ، كل من أرسله يمكن أن يكون قد مات منذ زمن طويل ، والمهمة انتهت طويلاً.

تهدف Project Starshot ، وهي مبادرة ترعاها مؤسسة Breakthrough Foundation ، إلى أن تكون أول رحلة للبشرية بين النجوم. الائتمان: اختراق اختراق

للأسف ، لدى Zuckerman نقطة قوية جدًا عندما يتعلق الأمر بمسألة الدوافع وتحليل التكلفة والعائد. عندما يتعلق الأمر به ، يتطلب الاستكشاف بين النجوم قدرًا هائلاً من الطاقة والموارد. هناك ايضا كم من الوقت ستستغرق هذه المهمة للوصول إلى وجهتها والفاصل الزمني المفروض على الاتصالات. لهذا السبب ، من المفهوم لماذا ينظر العلماء في مهمات البقاء في المنزل التي تكلف أقل ويمكن أن تعد بعوائد علمية في وقت قريب جدًا. باختصار ، 'لماذا تهتم؟'

ومع ذلك ، فإن هذا يثير حجة أخرى شديدة الأهمية. إذا كان الاعتماد على تلسكوبات الجيل التالي دافعًا كافيًا لعدم القيام بمهمة بين النجوم ، فلماذا إذن تحاول البشرية تحقيق مثل هذه المهام حتى ونحن نتحدث؟ منذ فجر عصر الفضاء ، كان هناك علماء يكرسون جهودهم لتطوير مفاهيم الاستكشاف بين النجوم.

تشمل الأمثلة الأكثر حداثة (كما لوحظ بالفعل)اختراق Starshot، والتي يشرف عليها مجلس إدارة برئاسة البروفيسور لوب نفسه. تم إطلاق هذا المشروع غير الربحي من قبل يوري ميلنر وستيفن هوكينج ومارك زوكربيرج في عام 2016 لغرض تحقيق مهمة بين النجوم يمكن أن تسافر إلى Alpha Centauri ومراقبة أي كواكب خارجية هناك خلال حياتنا.

هناك أيضا ما سبق ذكرهمشروع اليعسوب، والتي ظهرت كجزء من مسابقة التصميم لعام 2013 التي استضافتها مبادرة للدراسات بين النجوم (i4is). من قبيل الصدفة ، بينما كان Dragonfly هو المفهوم الفائز في المسابقة ، كان التصميم الذي حصل على المركز الثاني هو التصميماختراق Starshotاعتمد في نهاية المطاف من أجل التنمية.

مفهوم الفنان عن المركبة الفضائية Enzmann ، وهو مفهوم صاروخ اندماجي تم اقتراحه في عام 1964. Credit: Rick Sternbach

هناك ايضا إيكاروس بين النجوم ، وهي منظمة دولية غير ربحية مكرسة لتحقيق الاستكشاف بين النجوم من خلال التعليم والتواصل. تشرف هذه المنظمة أيضًا على تطوير عدد من المفاهيم المتقدمة ، والتي تشمل مشروع إيكاروس و مشروع بيرسيفوني و مشروع بيفروست و مشروع إلى الأمام (مفهوم شراع ضوئي آخر) ، و مشروع هايبريون (والتي يتم تطويرها بالتعاون مع i4is).

جنبًا إلى جنب مع مقترحات أخرى مثل جمعية الكواكب البريطانية مشروع ديدالوس ، ال المركبة الفضائية إنزمان ، و ال 100 سنة المركبة الفضائية ، ببساطة لا يوجد نقص في العلماء والحالمين الذين يرغبون في متابعة الاستكشاف بين النجوم. هذا على الرغم من حقيقة أن تلسكوبات الجيل التالي ستعمل في غضون سنوات قليلة فقط ، مما يعد باستكشاف أعمق ألغاز الكون.

مع وجود كل شيء من الأجسام الموجودة في نظامنا الشمسي والكواكب الخارجية القريبة إلى المجرات الأولى في الكون للمراقبة ، فلماذا نتكبد عناء إرسال مركبة فضائية إلى النجوم القريبة لالتقاط صور أدنى منها؟ سؤال جيد! ثم مرة أخرى ، لماذا كان من الضروري إرسال رواد فضاء إلى القمر عندما كنا قادرين تمامًا على فحصه من بعيد؟

ستكون الإجابة الواضحة هي الفرصة لشراء عينات من الصخور القمرية لتحليلها (والتي لا تزال تقدم بيانات علمية حتى يومنا هذا). وينطبق الشيء نفسه على إرسال بعثات روبوتية ورواد فضاء إلى المريخ. العزيمةروفر ليست فقط المهمة الأولى التي ستسمح بعودة عينة من المريخ ولكنها ستمهد الطريق لبعثات مأهولة (والتي ستنقل أيضًا عينات من المريخ إلى الوطن).

المركبة الفضائية إيكاروس باثفايندر تمر بجانب نبتون. الائتمان: أدريان مان

ومع ذلك ، فإن السبب الأكثر وضوحًا هو أن الذهاب إلى القمر شخصيًا كان ذا مغزى أكبر. بهذا المعنى ، يمكننا أن نرى كيف تتجاوز مسألة التحفيز الفوائد الملموسة. عندما جاء ذلك مباشرة ، كان التأثير الأكبر لعصر أبولو هو الشعور بالفخر والإنجاز الذي جلبه لجميع البشر. والسبب الأكبر للذهاب في المقام الأول تلخيصه بالسنوات مقدما:

نختار للذهاب إلى القمر! اخترنا الذهاب إلى القمر في هذا العقد والقيام بالأشياء الأخرى ، ليس لأنها سهلة ، ولكن لأنها صعبة ؛ لأن هذا الهدف سيعمل على تنظيم وقياس أفضل طاقاتنا ومهاراتنا ، لأن هذا التحدي هو التحدي الذي نحن على استعداد لقبوله ، وهو التحدي الذي لا نرغب في تأجيله ، وواحد نعتزم الفوز به ... '

من الصعب الجدال مع ذلك المنطق العاطفي ، أليس كذلك؟ إذا افترضنا أن المبدأ الكوني ينطبق في كل هذه الحالات ، فعلينا أن نفترض أن ETIs قد تألمت بسبب نفس الاعتبارات التي نحن عليها الآن ، وربما توصلت إلى استنتاجات مماثلة. 'لماذا نرسل مسبارًا (أو آلاف المجسات) لاستكشاف كواكب أخرى بحثًا عن علامات الحياة؟ لأنهم هناك ، دانغ! '

قراءة متعمقة: arXiv