นักดาราศาสตร์และนักวิจัยที่เชื่อมโยงกับโครงการค้นหาข่าวกรองนอกโลก SETI นำเสนอมุมมองทางวิทยาศาสตร์ใหม่เกี่ยวกับปรากฏการณ์ที่เรียกว่าความเงียบอันยิ่งใหญ่ คำนี้อธิบายถึงการขาดผลลัพธ์ที่เป็นรูปธรรมหลังจากหกทศวรรษของการตรวจสอบพื้นที่อย่างต่อเนื่องสำหรับสัญญาณวิทยุที่ปล่อยออกมาจากอารยธรรมอันห่างไกล การศึกษาล่าสุดระบุว่ากิจกรรมของดาวฤกษ์ที่มีดาวเคราะห์นอกระบบอาจเป็นอุปสรรคทางเทคนิคหลักในการสื่อสารระหว่างดวงดาวในระยะไกลในปัจจุบัน
ทีมงานที่นำโดยนักดาราศาสตร์ Vishal Gajjar ตีพิมพ์ผลการค้นพบโดยละเอียดใน The Astrophysical Journal เกี่ยวกับผลกระทบโดยตรงของสภาพอากาศในอวกาศต่อการส่งสัญญาณเหล่านี้ การวิจัยแสดงให้เห็นว่าลมและแฟลร์ดวงดาวทำให้เกิดการบิดเบือนอย่างรุนแรงในสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้าแม้กระทั่งก่อนที่มันจะข้ามสุญญากาศไปยังระบบสุริยะของเราด้วยซ้ำ กระบวนการทางกายภาพนี้แปลงคลื่นวิทยุที่คมชัดแต่เดิมให้กลายเป็นสัญญาณรบกวนที่กระจัดกระจาย ซึ่งอุปกรณ์ภาคพื้นดินที่มีความไวสูงในปัจจุบันนี้ไม่สามารถจดจำได้
การรบกวนของพลาสมาและหมอกคอสมิก
สภาพแวดล้อมในอวกาศประกอบด้วยพลาสมาหนาแน่นซึ่งทำหน้าที่กระจายพลังงานของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ส่งไปทั่วทั้งจักรวาล อนุภาคที่มีประจุที่ปล่อยออกมาจากดวงดาวทำหน้าที่เป็นหมอกชนิดหนึ่งสำหรับความถี่วิทยุ ทำให้วิถีโคจรเชิงเส้นของข้อมูลทำได้ยาก
- สัญญาณความถี่เดียวจะแพร่กระจายไปยังหลายช่องสัญญาณระหว่างการเดินทางในอวกาศ
- พลังของสัญญาณที่ได้รับบนโลกจะต่ำกว่าการส่งสัญญาณดั้งเดิมอย่างมาก
- ผลการแพร่กระจายทำให้ความสมบูรณ์ของโครงสร้างของคลื่นวิทยุระหว่างดวงดาวอ่อนลง
- สนามแม่เหล็กทำหน้าที่เป็นปริซึมที่ไม่ปกติซึ่งแยกส่วนข้อมูลที่เข้ามา
เมื่อสัญญาณผ่านเมฆไอออไนซ์เหล่านี้ จะเกิดการสลายซึ่งทำให้เนื้อหาที่ตั้งใจแยกไม่ออกจากเสียงคอสมิกพื้นหลัง สำหรับการสื่อสารภายในระบบสุริยะ เช่น การสัมผัสกับยานสำรวจบนดาวอังคาร ช่างเทคนิคสามารถตรวจสอบและแก้ไขความบิดเบี้ยวได้แบบเรียลไทม์ อย่างไรก็ตาม ที่ระยะทางที่วัดเป็นปีแสง ความบิดเบี้ยวสะสมจะขัดขวางไม่ให้เทคโนโลยีในปัจจุบันระบุลายเซ็นต์ของปัญญาประดิษฐ์ได้
พลวัตของดวงดาวส่งผลต่อการสื่อสารทั่วโลก
ดวงอาทิตย์ปล่อยอนุภาคที่มีประจุออกมาอย่างต่อเนื่อง ซึ่งก็คือลมสุริยะ ซึ่งเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อมในอวกาศใกล้กับดาวเคราะห์อย่างถาวร ในช่วงที่ดวงอาทิตย์มีกิจกรรมมากขึ้น จะมีการผลักพลาสมากระจุกขนาดใหญ่ออกไปและการปล่อยรังสีเอกซ์ที่ระเบิดได้ซึ่งส่งผลกระทบต่อวงโคจร
สภาวะสุดขั้วเหล่านี้เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่ารบกวนระบบ GPS และการสื่อสารคลื่นสั้นภายในชั้นบรรยากาศของโลก ความซับซ้อนเพิ่มขึ้นเมื่อนักวิทยาศาสตร์พยายามจับสัญญาณที่เดินทางเป็นระยะทางหลายล้านล้านกิโลเมตร โดยเผชิญกับสภาพแวดล้อมที่เป็นตัวเอกที่ไม่เป็นมิตรมากกว่าของเราเอง
การจำลองในระบบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะอันห่างไกล
นักวิจัยใช้แบบจำลองคอมพิวเตอร์ขั้นสูงเพื่อวิเคราะห์ว่าดาวฤกษ์อื่นที่ไม่ใช่ดวงอาทิตย์จะส่งผลต่อการส่งสัญญาณจากดาวเคราะห์ของตนอย่างไร จุดเน้นของการศึกษานี้ตั้งอยู่บนสมมติฐานที่ว่าอารยธรรมที่ชาญฉลาดจะพยายามรวมอำนาจไว้ในช่องทางเฉพาะเพื่ออำนวยความสะดวกในการตรวจจับโดยบุคคลอื่น
ผลการวิจัยพบว่าเมื่อผ่านลมดาวฤกษ์ของดาวฤกษ์ต้นกำเนิด คลื่นบางส่วนจะหดตัวและขยายตัวในลักษณะวุ่นวาย การบังคับขยายตัวนี้จะกระจายพลังงาน ส่งผลให้การรับสัญญาณของกล้องโทรทรรศน์วิทยุที่อยู่บนโลกหรือในวงโคจรต่ำไม่ดี
ตัวอย่างระบบ Trappist-1 และการรับสัญญาณ
การศึกษานี้ใช้ระบบ TRAPPIST-1 เป็นตัวอย่างเชิงปฏิบัติว่าฟิสิกส์พลาสมาป้องกันการสื่อสารโดยตรงระหว่างระบบสุริยะได้อย่างไร สัญญาณที่ส่งจากโลกไปยังดาวเคราะห์ดวงใดดวงหนึ่งในระบบนี้จะถูกบิดเบือนโดยสภาพอากาศสุริยะจนเทคโนโลยีใดๆ ไม่อาจสังเกตเห็นได้
ข้อสรุปดังกล่าวตอกย้ำว่าการค้นหาในปัจจุบันอาจมุ่งเน้นไปที่รูปคลื่นที่ไม่สามารถเดินทางผ่านพลาสมาได้ ข้อมูลชี้ให้เห็นว่าจักรวาลไม่ได้เงียบ แต่ได้รับการปกป้องโดยสิ่งกีดขวางทางกายภาพที่ต้องใช้เครื่องมือกรองใหม่
กลยุทธ์สำหรับการปรับเทียบการค้นหา seti ใหม่
ขณะนี้ชุมชนวิทยาศาสตร์กำลังหารือถึงความจำเป็นเร่งด่วนในการปรับอัลกอริทึมการค้นหาใหม่เพื่อระบุสัญญาณที่กระจัดกระจายและกระจัดกระจาย ตามเนื้อผ้า นักวิจัยมองหาคลื่นความถี่แคบๆ โดยเชื่อว่าเป็นสัญญาณที่ชัดเจนของเทคโนโลยีประดิษฐ์จากนอกโลก
ด้วยหลักฐานใหม่นี้ ผู้เชี่ยวชาญแนะนำว่าการค้นหาแบบกำหนดเป้าหมายควรพิจารณาการตรวจจับรูปคลื่นที่เสื่อมโทรมลงแล้วโดยสภาพแวดล้อม การเปลี่ยนกระบวนทัศน์นี้ต้องใช้เงินลงทุนจำนวนมากในการประมวลผลข้อมูลเพื่อกรองการรวมความถี่ที่เปลี่ยนแปลงไปหลายล้านล้านรายการไปพร้อมกัน
การดำเนินการที่จำเป็นสำหรับการตรวจจับใหม่
เพื่อพัฒนาการระบุข่าวกรองภายนอก การศึกษานี้เสนอชุดของการปรับเปลี่ยนทางเทคนิคและความร่วมมือระหว่างประเทศระหว่างหน่วยงานด้านอวกาศ สิ่งสำคัญอันดับแรกคือการปรับเซ็นเซอร์ให้เข้ากับความเป็นจริงทางกายภาพของตัวกลางระหว่างดวงดาวที่แตกตัวเป็นไอออนซึ่งล้อมรอบกาแลคซี
- การปรับความไวของกล้องโทรทรรศน์วิทยุขนาดใหญ่ที่ตั้งอยู่ในทวีปต่างๆ
- การพัฒนาซอฟต์แวร์ที่สามารถสร้างสัญญาณที่กระจัดกระจายจากการรบกวนของพลาสมาขึ้นมาใหม่
- การติดตามกิจกรรมของดวงดาวตลอดหน้าต่างสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ตามกำหนดเวลาทั้งหมด
- การกำหนดมาตรฐานข้อมูลการแทรกแซงพลาสมาทางช้างเผือกระหว่างนักวิจัยจากประเทศต่างๆ
การค้นพบของ Gajjar เปลี่ยนการรับรู้เกี่ยวกับความล้มเหลวของการค้นหาครั้งก่อนๆ โดยบอกว่าสัญญาณอาจมาถึงในรูปแบบที่ไม่สามารถจดจำได้ ปัจจุบันวิทยาศาสตร์เข้าใจแล้วว่าความท้าทายเรื่องระยะทางและความเปราะบางของสัญญาณจำเป็นต้องใช้แนวทางทางเทคนิคและความยืดหยุ่นมากกว่ามาก
ความท้าทายเรื่องระยะทางและความเสื่อมโทรมตามธรรมชาติ
ระยะห่างทางดาราศาสตร์ทำให้เกิดการเสื่อมถอยตามธรรมชาติซึ่งเพิ่มเข้ามาจากการรบกวนของดาวฤกษ์แม่ ทำให้เกิดสถานการณ์ที่มีความซับซ้อนทางเทคนิคอย่างมาก สัญญาณที่เดินทางผ่านอวกาศจะพบกับโซนของพลาสมาซึ่งทำหน้าที่เป็นอุปสรรคต่อความสมบูรณ์ของข้อมูลที่ส่งไปแทบจะผ่านไม่ได้
การศึกษาชี้ให้เห็นว่าสัญญาณที่ปล่อยออกมาด้วยพลังเทียบเท่ากับการใช้พลังงานทั้งหมดของโลกจะมาถึงที่นี่ด้วยความแรงของเสียงกระซิบ ฟิสิกส์ของการกระจายแสดงให้เห็นว่าความถี่ที่เลือกสำหรับการส่งข้อมูลเป็นปัจจัยสำคัญต่อการอยู่รอดของข้อมูลในสุญญากาศ
ความถี่สูงและเทคโนโลยีใหม่
ความถี่ที่สูงขึ้นอาจได้รับการรบกวนจากสภาพอากาศในอวกาศน้อยลง แต่ต้องใช้เทคโนโลยีการรับสัญญาณที่ยังคงได้รับการปรับปรุง นักดาราศาสตร์ยืนยันว่าการทำความเข้าใจสภาพอากาศของระบบอื่นๆ มีความสำคัญพอๆ กับการชี้เสาอากาศไปในทิศทางที่ถูกต้องบนท้องฟ้า
เทคโนโลยีการรับสัญญาณจำเป็นต้องพัฒนาเพื่อจับความถี่ที่สูงขึ้นเหล่านี้โดยไม่สูญเสียความไวที่จำเป็นในการแยกแยะเสียงรบกวนจากข้อมูล การค้นหาข่าวกรองในปัจจุบันขึ้นอยู่กับความก้าวหน้าของวิศวกรรมวิทยุและฟิสิกส์ดาราศาสตร์สุริยะโดยตรงที่รวมอยู่ในโครงการร่วมกัน
นิยามใหม่ของแบบจำลองการตรวจสอบจักรวาล
การวิจัยนี้ทำหน้าที่เป็นคำเตือนแก่นักวิทยาศาสตร์ว่าอย่าตัดขอบเขตพื้นที่โดยอาศัยการอ่านสัญญาณที่ชัดเจนในเชิงลบเท่านั้น แบบจำลองทางทฤษฎีในปัจจุบันชี้ให้เห็นว่าความฉลาดของมนุษย์ต่างดาวอาจเผชิญกับข้อจำกัดทางกายภาพตามธรรมชาติแบบเดียวกับที่มนุษยชาติเผชิญในปัจจุบัน
ความร่วมมือระหว่างนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ที่ศึกษาสภาพอากาศในอวกาศและนักวิจัยของ SETI มีความสำคัญต่อความสำเร็จของภารกิจในอนาคต ข้อมูลบ่งชี้ว่า “ความเงียบครั้งใหญ่” อาจเป็นความล้มเหลวในการรับรู้ของมนุษย์เมื่อเผชิญกับความกว้างใหญ่และความปั่นป่วนของพลาสมาทางช้างเผือก
วงจรแห่งความเงียบงันซึ่งกันและกันซึ่งถูกบังคับโดยธรรมชาติ
หากอารยธรรมของมนุษย์ต่างดาวเผชิญกับความท้าทายทางเทคนิคแบบเดียวกัน พวกเขาก็อาจได้รับสัญญาณของเราในลักษณะที่ไม่อาจเข้าใจได้โดยสิ้นเชิงเช่นกัน สิ่งนี้ทำให้เกิดวงจรแห่งความเงียบงันซึ่งทั้งสองฝ่ายพยายามสื่อสารแต่ถูกขัดขวางโดยกฎฟิสิกส์ของดวงดาว
การค้นหาดำเนินต่อไปด้วยความตระหนักว่าไฟหน้าในหมอกคอสมิกต้องใช้สายตาที่เอาใจใส่และฟิลเตอร์ที่ไม่เคยมีมาก่อน การถอดรหัสจักรวาลตอนนี้เกี่ยวข้องกับการทำความเข้าใจว่าข้อความอาจถูกซ่อนอยู่ในเสียงดาวฤกษ์ที่ล้อมรอบเรา