هل توجد حضارة غريبة بالجوار؟ إنه ... ممكن (العش). في أواخر عام 2020 ، اكتشفنا إشارة مناتجاهProxima Centauri (ليس بالضرورةمن عندProxima Centauri) ، أقرب نجم لنا. تم تسميته BLC- 1 من خلال مشروع Break Through Listen ، لا تزال الإشارة قيد التحليل للتأكد من أنها ليست مجرد صدى لحضارتنا - عادة ما تكون عليه. ولكن لماذا لا ننظر مباشرة إلى الكواكب الموجودة في بروكسيما سنتوري وارىإذا كانت هناك حضارة؟
من الفضاء ، العلامة الأكثر وضوحًا التي يعيشها شخص ما على الأرض هي التوهج من الجانب الليلي لكوكبنا. تبعث مدننا الضوء الذي يلقي في الكون. المشكلة هي أن جيلنا الحالي من التلسكوبات ليست قوية بما يكفي لرؤية الأضواء على عوالم بعيدة. لكن العديد من الباحثين يختبرون قدرات الجيل التالي من التلسكوبات الموجودة بالفعل على لوحة الرسم. الاكتشاف؟ نعم! إذا تقدمت بما فيه الكفاية ... أو متوهجة بدرجة كافية ... فسنكون قادرين على رؤية ما إذا كانت هناك حضارة أخرى مضاءة في Proxima Centauri.
تجميع 8k للقطات مأخوذة من محطة الفضاء الدولية التي تدور فوق Earth's City Lights
ويب كام
هناك عدة طرق يمكنك من خلالها معرفة وجود التكنولوجيا الفضائية على كوكب آخر. على سبيل المثال ، قد نكون قادرين على رؤية ضوء عالم بعيد يتأرجح مع عبور كوكبة ضخمة من الأقمار الصناعية ( اتجاه نسير فيه ). يمكن اكتشاف تلوث الغلاف الجوي من الصراع النووي (أوتش). ولكن في حين أن مؤشرات التكنولوجيا هذه يمكن أن تكون ناتجة أيضًا عن ظاهرة طبيعية مثل الحطام المداري أو تأثير المذنب ، فإن الإضاءة الاصطناعية تختلف عن الضوء الطبيعي للنجوم. حصلت إليسا تابور من جامعة ستانفورد وأبراهام لوب من جامعة هارفارد على تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) من أجل محرك اختبار افتراضي لصيد الضوء الفضائي . جيمس ويب لم يتم إطلاقه فعليًا بعد لذلك يختبر البحث المواصفات الورقية لقدرات JWST.
يتم تدريب JWST الافتراضي على Proxima b - الكوكب الوحيد المؤكد في نظام Proxima Centauri الذي يمكن أن يستضيف حضارة. تقع على بعد 4.25 سنة ضوئية من الأرض ، التالي ب هو عالم صخري في المنطقة الصالحة للسكن من الفئة M. القزم الأحمر النجم Proxima Centauri - مجرد 12٪ من كتلة شمسنا. يعتبر Proxima b أثقل منا حيث تبلغ كتلة الأرض 1.6 مرة ونصف قطرها 1.3 مرة. يدور حول كوكب Proxima Centauri في 11.2 يومًا فقط على مسافة 7 ملايين كيلومتر - 5٪ فقط من المسافة التي تدور حولها الأرض حول الشمس.
الكواكب المؤكدة في بروكسيما سنتوري! - فيديو فريزر كاين - الكون اليوم
قام تابور ولوب بتوسيع نطاق الإضاءة الاصطناعية كجزء من الإضاءة الشمسية المنعكسة من جانب أيام الكوكب. 0٪ على هذا المقياس يفترض أن الجانب الليلي من الكوكب مظلمة تمامًا وخالية من الإضاءة الاصطناعية. 100٪ تعني أن الجانب الليلي من الكوكب ساطع بنفس القدر مثل النهار. يُفترض أن يكون نوع الضوء الذي تستخدمه الحضارة الافتراضية على Proxima b مشابهًا لـ المصابيح على الأرض والتي لها خاصية اصطناعية متميزة نطاق. النتائج؟ إذا وصلت الإضاءة الليلية الاصطناعية لـ Proxima b إلى 5٪ من الإضاءة الطبيعية في الجانب النهاري ، يمكن لـ JWST اكتشاف الضوء الاصطناعي بنسبة 85٪ من اليقين. إذا كانت الإضاءة الاصطناعية ستصل إلى 9٪ JWST ، فسترتفع ثقة اكتشاف JWST إلى 95٪.
5٪ من الإضاءة لا يبدو كثيرًا ، أليس كذلك؟ حسنًا ، نحن نتحدث عن الضوء من aنجمة. وبقدر خفته مثل Proxima Centauri مقارنة بشمسنا (حوالي 20000 مرة باهتة) ، لا يزال هذا الضوء كثيرًا. بالمقارنة ، الإضاءة الاصطناعية للأرض هي فقط 0.001٪ من الإضاءة النجمية المنعكسة. بعبارة أخرى ، إذا استضافت Proxima b حضارة متوهجة مثلنا ، فلن يكتشفها JWST. يجب أن تكون هذه الأضواء أكثر سطوعًا بمقدار 500 مرة. هذا السيناريو معقول. يدور كوكب بروكسيما بي بالقرب من نجمه المضيف لدرجة أنه قد يكون مقفلًا بشكل مدّي - دائمًا ما يواجه أحد جانبي الكوكب النجم بينما الآخر في الليل الدائم. قد تحتاج حضارة على كوكب مغلق تدريجيًا إلى التركيز على البنية التحتية للإضاءة ويمكن ، كما افترض تابور ولوب ، استخدام مرايا مدارية ساطعة للغاية لعكس ضوء الشمس على الجانب الليلي من الكوكب والذي يمكن رؤيته بواسطة تلسكوباتنا.
يقارن مخطط المعلومات هذا مدار الكوكب حول Proxima Centauri (Proxima b) مع نفس المنطقة من النظام الشمسي. بروكسيما سنتوري أصغر وأبرد من الشمس ويدور الكوكب بالقرب من نجمه أكثر من عطارد. ونتيجة لذلك ، تقع بشكل جيد داخل المنطقة الصالحة للسكن ، حيث يمكن أن توجد المياه السائلة على سطح الكوكب.
التالي ، الجيل التالي: LUVOIR و HabEx
يشير تابور ولوب إلى أن التلسكوبات المستقبلية الأخرى مثل LUVOIR (مساح الأشعة تحت الحمراء الضوئية الكبير للأشعة فوق البنفسجية) قد تكون أكثر قدرة من JWST على اكتشاف وهج حضارة بعيدة. بعد أيام قليلة من نشرها ، قال توماس بيتي من قسم علم الفلك بجامعة توكسون ، سحق هذه الأرقام فقط . استعرض بيتي كلاً من LUVOIR و HabEx (مرصد الكواكب الخارجية الصالحة للسكن) لتحديد إمكانات هذه التلسكوبات لاكتشاف أضواء المدينة ليس فقط على Proxima b ، ولكن أيضًا على الكواكب التي تدور حول النجوم على مسافة 30 قطعة (فرسخ فلكي. قطعة واحدة = 3.26 سنة ضوئية). لدى كل من LUVOIR و HabEx مهمات لتصنيف الكواكب الخارجية وتصويرها مباشرة ومن المقرر إطلاقها في عام 2035.
عرض الكمبيوتر لمرصد LUVOIR - Credit NASA
على غرار Tabor و Loeb باستخدام JWST الافتراضي ، أشار بيتي إلى مراصد LUVOIR و HabEx الافتراضية في عدد من أنظمة النجوم ذات العوالم المعروفة مثل Proxima b بالإضافة إلى العوالم الافتراضية الشبيهة بالأرض التي تدور حولها نجوم فئة G و K و M. . قام بيتي أيضًا بتوسيع النسبة المئوية لسطح الكوكب الذي تم تحضره. كلما زاد التحضر ، زاد إشراق ليالي الكوكب. يحاكي نوع الإضاءة الاصطناعية في هذا النموذج الأضواء الأكثر شيوعًا على الأرض - مصابيح شوارع الصوديوم عالية الضغط التي تنعكس عن الأسطح الخرسانية والتي تتميز أيضًا بطيف يمكن تمييزه عن ضوء النجوم الطبيعي. لذا فإن المتغيرات هي أ) المسافة من الأرض ، ب) مستوى تحضر الكوكب ، ج) نوع النجم الذي يدور حوله الكوكب. في كل سيناريو ، النطاقات الافتراضية هي تصوير الكواكب لمدة لا تقل عن 100 ساعة لجمع ما يكفي من الضوء المتدفق عبر الفراغ لحل الهدف.
يستخدم مرصد HabEx ظل النجوم العائم الذي يبلغ ارتفاعه 52 مترًا لحجب ضوء النجوم غير المرغوب فيه - Credit NASA
مشرقة بشكل عمياء
Beatty (2021) الشكل 5 انظر الوصف أدناه - انقر للتكبير
يوضح الشكل أعلاه من منشور بيتي المقايضات بين المسافة من الأرض ، ومستوى التحضر ، وفئة النجم الأم. أول متغيرين ، مستوى التحضر والبعد عن الأرض ، بديهيان. كلما كانت الأضواء الاصطناعية أكثر سطوعًا ، كان من الأسهل رؤيتها. إذا كان الكوكب يقترب من الأرض ، فمن الأسهل رؤية أضواءه. لكن النجم الأم يلعب أيضًا دورًا في الرؤية. الكواكب التي تدور حول نجوم أصغر وأكثر خفوتًا لها تباين أفضل. نجومهم باهتة بما يكفي بحيث لا تطغى على الإضاءة الاصطناعية وبالتالي يمكن رؤية مستويات أقل من التحضر على الكواكب في أنظمة النجوم القزمة الحمراء. الظل الأزرق الرقم يشير إلى اليقين من الكشف . 1 سيجما (الحرف اليوناني المشار إليه في الشكل) يقين بنسبة 67٪. 3 سيجما أقرب إلى 99٪. 10 سيجما هي عمليا 100٪.
ومع ذلك ، في حين أن النجوم الخافتة توفر تباينًا أفضل لاكتشاف الإضاءة الاصطناعية ، فإن نصف قطر منطقتها الصالحة للسكن صغير جدًا. تدور الكواكب بالقرب من النجم لدرجة أنه إذا كان قزم أحمر معين على بعد أكثر من 10 قطعة ، فلن نتمكن من التمييز بين كواكبها والنجم. يُطلق على المصطلح العملي في الشكل IWA أو 'زاوية العمل الداخلية' حيث يكون الكوكب الآن قريبًا جدًا من النجم الأم بحيث لا يمكن اكتشاف أضواء المدينة على الإطلاق. الأهداف البعيدة ستفضل النجوم الشبيهة بالشمس أكثر إشراقًا (الأقزام الصفراء G (شمسنا) والأقزام البرتقالية K) مع مناطق قابلة للحياة أوسع حيث تدور الكواكب بعيدًا ، ويمكن تمييزها بشكل أكثر وضوحًا عن نجومها.
ولكن ، بدورها ، تتطلب تلك الكواكب نسبة أعلى من التحضر حيث أن نجومها الأم الأكثر إشراقًا تخلق تباينًا أقل تفضيلًا للجوانب الليلية لتلك الكواكب. على بعد ما يصل إلى 10 قطع ، فإن كوكبًا بمستويات تحضر تتراوح بين 0.4 إلى 3٪ سيكون به أضواء مدينة مرئية إذا كانت تدور حول نجوم M بينما الكواكب التي تدور حول نجوم G / K ستحتاج إلى ما يزيد عن 10٪. ما وراء 10pc فقط الكواكب التي تدور حول نجوم G / K لها أضواء المدينة المرئية ولكنها تحتاج حتى إلى نسب أعلى من التحضر. النطاق الأقصى لأي كشف مهم هو حوالي 30 قطعة. النطاقات الأربعة المستخدمة في الشكل هي نسختان من LUVOIR (A / B) ونسختان من HabEx. تتميز LUVOIR A بمرآة أكثر قوة بطول 15 مترًا مع مرآة LUVOIR B بطول 8 أمتار. HabEx (SS) هو نطاق HabEx المقترن بظل شمسي عائم لتصفية ضوء النجوم الذي يساعد في اكتشاف الكواكب.
Ecumenopolis - كوكب المدينة
تُظهر هذه الصورة المركبة ، التي أصبحت أحد الملصقات الشهيرة ، أ عرض عالمي للأرض في الليل ، تم تجميعها من أكثر من 400 صورة أقمار صناعية. استخدم باحثو ناسا هذه الصور لأضواء الليل لدراسة الطقس حول المناطق الحضرية.الائتمان: ناسا / NOAA- انقر للتكبير
بالنسبة لجميع أضواء المدن الخاصة بنا ، فإن سطح الأرض يتحول إلى مناطق حضرية بنسبة 0.05٪ فقط. لن تتمكن تلسكوباتنا من رؤيتنا لو كانت مركونة في بروكسيما سنتوري. يمكن أن تساعدنا نسبة أكبر من التحضر في رؤية حضارة بعيدة بشكل أكثر وضوحًا كما نقول 100٪. لكن ... ما بالضبطيكون100٪ التحضر؟ إيكومينوبوليس.
توهج عالم Ecumenopolis في لعبة فيديو إستراتيجية الفضاء ستيلاريس يمكن أن تتطور الكواكب الصالحة للسكن في اللعبة إلى عوالم المدينة هذه مع تطور حضارتك على مدى قرون في مجرة محاكاة - رسومات من لعبة الفيديو Stellaris ، تم تطويرها ونشرها بواسطة Paradox Interactive. تستخدم بإذن - انقر للتكبير
Ecumenopolis هو كوكب المدينة - عالم حيث يتم تغطية كامل سطحه في مدينة عملاقة واحدة. توجد عدة أمثلة في الخيال العلمي مثل كوكب رأس المال البشري في ترانتور في ثلاثية مؤسسة إسحاق أسيموف ، أو عاصمة جمهورية / إمبراطورية كوروسكانت في حرب النجوم ، أو نوع كوكب Ecumenopolis في لعبة فيديو إستراتيجية الفضاء المفضلة لدي ستيلاريس (والذي لعبته بالتأكيد للإلهام أثناء كتابة هذا المقال). ولكن أكثر من مجرد مفهوم خيال علمي غريب الأطوار ، فمن المتصور أن حضارة متقدمة يمكن أن تغلف عالمها بالكامل في مشهد حضري لا نهاية له. إلى أي مدى سيكون هذا العالم مرئيًا؟
يوضح الشكل 6 من مقال بيتي التوهج القوي المتميز لأضواء الصوديوم عالية الضغط من Ecumenopolis. تبلغ ذروة هذه الأضواء حول نطاق 600 نانومتر في المنطقة المميزة.
قام بيتي بنمذجة النتائج ووجد أن التلسكوبات المستقبلية ستكون قادرة على اكتشاف عوالم Ecumenopolis حولها82 نجمةفي الجوار النجمي للشمس. هذه مساحة مذهلة. لذا ، إذا كان هناك شخص ما يتألق بهذه البهجة ، فقد نتمكن من رؤيته في العقد القادم.
بروكسيما ب-إيكون
يوضح عمل بيتي أن النجوم القزمة الحمراء ذات المدى القريب توفر أفضل فرصة لاكتشاف العوالم الحضرية مما يعني أن Proxima b هو الهدف الرئيسي الحالي. الكشف عن نسخة Ecumenopolis من Proxima b سيكونسهللتلسكوبات الجيل القادم. في الواقع ، يمكننا اكتشاف 0.5٪ فقط من التحضر على هذا الكوكب. هذا لا يزال10 مراتأكثر من التحضر الحالي للأرض. ومع ذلك ، فإن معدلات نمو المدن الحالية تضع الأرض عند 0.5٪ خلال المائة عام القادمة - وميض في زمن النجوم. إذا كانت الحضارة الأجنبية موجودة بالفعل ، فمن الممكن أن تكون قد وصلت بالفعل إلى هذا المستوى من التحضر بافتراض أن الحضارات التكنولوجية تعيش طويلاً. وهذا هو الشيء - نحن لا نعرف في الواقع أن الحضارات التكنولوجية قد عاشت لفترة طويلة. هذا أحد أسباب قيامنا بـ SETI. إن العثور على شخص آخر يضيء في الفراغ يعني أن هناك المزيد من الأمل في أن نتمكن من إبقاء الأضواء مضاءة أيضًا.
وصف الصورة المميزة:Ecumenopolis Planet الذي يدور حول النجم القزم الأحمر الشبيه بـ Proxima Centauri - رسومات من لعبة فيديو Stellaris ، تم تطويرها ونشرها بواسطة Paradox Interactive.شكر كبير ل مفارقة تفاعلية و ستيلاريس فريق للسماح باستخدام لقطات شاشة Ecumenopolis الرائعة في هذه المقالة. قم ببناء حضارتك المتقدمة مع Ring Worlds و Dyson Spheres و Ecumenopolis من خلال البحث Stellaris على Steam .
اتبع ماثيو على تويتر و انستغرام لمزيد من القصص الفضائية
المزيد للاستكشاف
[2105.08081] إمكانية الكشف عن الأضواء الاصطناعية من Proxima b (arxiv.org)
[2105.09990] إمكانية الكشف عن أضواء المدينة الليلية على الكواكب الخارجية (arxiv.org)
Stellaris Grand Strategy لعبة فيديو خيال علمي
تلسكوب جيمس ويب الفضائي - ويب / ناسا
تم اكتشاف إشارة راديو مثيرة للاهتمام قادمة للتو من Proxima Centauri - Universe Today
مرصد الكواكب الخارجية الصالحة للسكن (HabEx) (nasa.gov)
كوكب خارجي يحتمل أن يكون صالحًا للسكن مؤكدًا حول أقرب نجم! - الكون اليوم
