PULSARY JAKO KOSMICKÝ NÁSTROJ INTELIGENTNÍ KOMUNIKACE NA OBROVSKÉ VZDÁLENOSTI (1)

Objev

Byl červenec 1967. Právě byl dokončen první scintilační radioteleskop na světě, zařízení, které by astronomům umožnilo detekovat rychle se měnící rádiové emise vycházející ze vzdálených hvězd. Absolventka univerzity v Cambridge - Jocelyn Bell a její profesor astronomie Anthony Hewish prováděli konečné úpravy v oblasti rádiových antén, které ležely napříč anglickým venkovem. Netušili, že do měsíce Jocelyn narazí na jeden z nejdůležitějších astronomických objevů století. Dokončili skenování oblasti oblohy ve směru souhvězdí Vulpecula. Jocelyn se dívala na výstupy a výběry dat pera, které naškrábalo signály z jejich anténního pole a v tu chvíli si všimly něčeho neobvyklého.

Zdálo se, že jeden z rádiových zdrojů, jejichž rádiový signál "bliká", vysílá stabilní sérii rádiových pulzů neboli „pípnutí“, z nichž každý trvá několik setin sekundy. Hewish nejprve vyloučil pulzy rádiového rušení z možného pozemského zdroje. Signál vybledl a při následných pozorováních jej nebylo možné detekovat, ale jedné noci se znovu objevil. Po několika měsících pozorování,  bylo zjevné, že signál pochází z pevného místa na obloze. Přesvědčili se, že detekovali nový druh astronomického zdroje.

Na konci listopadu, po získání vhodného záznamníku rychlých reakcí, se jim poprvé podařilo získat přesnou fixaci načasování pulsů. Šest hodin pozorování ukázalo, že pulzy měly velmi pravidelné období opakování 1,33733 ± 0,00001 sekundy. Další měsíce pozorování přidaly k přesnosti zdroje další dvě desetinná místa a dnes víme, že doba pulzace daného pulsaru činí přesně 1,337301192269 ± 0,000000000006 sekund na cyklus! Tento objev způsobil mezi vědci daného projektu značný rozruch. Nic takového nikdy předtím nebylo zaznamenáno.

Co je pulsar: Pulsary jsou rotující neutronové hvězdy, které vyzařují elektromagnetické záření. Intenzita záření se pro vzdáleného pozorovatele pravidelně mění, pravděpodobně v souvislosti s rotací hvězdy. Jedná se o takzvaný majákový efekt.

Zdálo se jim, že mohli detekovat signály vysílané mimozemskou civilizací. Měsíce pečlivého pozorování odhalily, že rádiový zdroj ležel asi dva tisíce světelných let daleko. Myšlenka, že objektem byl radiový maják provozovaný mimozemskou inteligencí (ETI), byla vážně zvažována, protože to bylo poprvé v historii astronomie, kdy došlo k nalezení energetického zdroje takové přesné pravidelnosti. Ve skutečnosti tento zdroj původně pojmenovali výrazem "LGM-1", zkratka "LGM" znamená "Little Green Men".

Ke konci prosince objevila Jocelyn druhý pulzující rádiový zdroj v souhvězdí Hydry, který ležel v opačné části oblohy. Tento držel cyklusí 1,2737635 sekund, byl později pokřtěn "LGM-2". S objevem tohoto druhého zdroje začali astronomové z Cambridge pochybovat o své hypotéze "ETI". Jelikož bylo zjištěno, že tyto dva pulzary byly od sebe odděleny o více než 4000 světelných let, dospěli k závěru, že pokud by šlo o vysílače "ETI", musely by být nutně postaveny různými civilizacemi. Ale pak se jim zdálo velmi nepravděpodobné, že by se s námi v tomto konkrétním okamžiku rozhodla komunikovat více než jedna civilizace, a navíc s použítím analogické metody vysílání přesně načasovaných pulzů.

V obavě, že by byli zaplaveni novináři, pokud by se o jejich objevu dozvěděla veřejnost, astronomové drželi svůj nález přísně střeženým tajemstvím a to až do února 1968, kdy o tom předložili článek časopisu "Nature". Jejich práce se však vyhnula výkladu ohledně mimozemské inteligence (ETI). Bylo navrženo, že by tyto signály mohly být vyzařovány z povrchu velmi husté kompaktní hvězdy, jako je bílý trpaslík nebo neutronová hvězda, která se velmi pravidelně rozšiřovala a smršťovala, stmívala a rozjasňovala. Kdyby se drželi jejich původní hypotézy "ETI", by je s jistotou odsoudilo k útokům skeptických kolegů a velmi pravděpodobně by to ohrozilo šance na zveřejnění jejich zjištění v časopisech s recenzemi.

Kromě toho byla jejich studie původně navržena tak, aby zkoumala přírodní astronomické jevy, ne aby hledala na nebi známky mimozemské inteligence. V následujících měsících objevili vědci z Cambridge dva další extrémně pravidelné pulzující zdroje se srovnatelnými periodami 0,253065 a 1,187911 sekundy, řádně pojmenované "LGM-3–4". Později, když se tyto zdroje staly známými jako pulzary, byly ony čtyři přejmenovány na "PSR 1919 + 21", "PSR 0834 + 06", "PSR 0950 + 08" a "PSR 1133 + 16".

Komunikace "ETI" s více zdroji by však nebyla tak neobvyklá, kdyby signály přicházely od několika vzájemně komunikujících civilizací a vytvářely jakýsi galaktický kolektiv nebo komunu. V takovém případě by se představa, že by několik komunikátorů bylo připojeno k internetu a používalo podobné způsoby přenosu, jevila jako dost pravděpodobná. Dnes se mnoho vědců, kteří se zajímají o hledání mimozemské inteligence, (úsilí známé pod zkratkou "SETI" bylo v rámci tooto programu ukončeno), se domnívá, že taková galaktická komuna by mohla velmi dobře existovat. Například profesor radioastronomie na "MIT" Alan Barrett byl jedním z vědců, který na začátku 70. let citoval "New York Post", který se zajímal, zda pulsární signály „by mohly být součástí rozsáhlé mezihvězdné komunikační sítě, na kterou jsme narazili.“

Myšlenka komunikujícího kolektivu nebyla v roce 1967 příliš diskutována, a tak vznikly pochybnosti. Další důvod, proč astronomové z Cambridge začali pochybovat o své hypotéze "ETI", měl co do činění se způsobem, jakým byly vysílány rádiové signály. Namísto přenosu na diskrétních frekvencích, jako jsou naše vlastní rozhlasové a televizní stanice, přenosy pulzarů pokrývaly širokou škálu rádiových frekvencí. Například astronomové Robert Jastrow a M. Thompson argumentovali takto:

„Pokud by se mimozemská společnost pokoušela signalizovat z jiné sluneční soustavy, její mezihvězdný vysílač by vyžadoval obrovskou sílu k vysílání signálů přes biliony kilometrů, které oddělují každou hvězdu od jejích sousedů. Bylo by zbytečné, bezúčelné a neinteligentní rozptylovat sílu vysílače přes široké pásmo frekvencí. Jediným proveditelným způsobem přenosu by bylo soustředit veškerou dostupnou energii na jednu frekvenci, jako to děláme na Zemi, když vysíláme rozhlasové a televizní programy."

Vývoj technologie paprskových zbraní v 80. letech nás nicméně posunul o krok blíže k poznání, že širokopásmové "ETI" komunikátory nejsou koneckonců tak přitažlivým nápadem. S touto technologií je dnes možné vytvořit kosmické zařízení schopné promítat intenzivní paprsek vysokoenergetických elektronů, které by zase generovaly vysoce kolimovaný laserový paprsek rádiových vln. Tento komunikátor svazku částic by sestával ze dvou hlavních komponent: urychlovače částic a modulátoru částicového svazku (obr. 1).

Urychlovač částic by produkoval paprsek vysokoenergetických elektronů pohybujících se velmi blízko rychlosti světla. Modulátor paprsku by aplikoval magnetické síly příčně na tento částicový paprsek, což by způsobilo, že by se jeho elektrony mírně vychýlily a přeměnily by část své přední kinetické energie na synchrotronové záření, emise elektromagnetických vln, které charakteristicky pokrývají široký rozsah frekvencí. Synchrotronové záření bylo poprvé objeveno počátkem 40. let, kdy fyzici z "General Electric Research Laboratory" v Schenectady v New Yorku poprvé spustili Synchrotron, jeden z prvních vysokoenergetických urychlovačů částic na světě.

Během provozu si všimli, že z vysokoenergetického elektronového paprsku urychlovače vyzařuje fascinující modrobílá záře. Později bylo zjištěno, že tato emise měla velmi široké spektrum, jež se pohybovalo od nízkoenergetických rádiových vln a mikrovln až po vysokoenergetické ultrafialové a rentgenové záření. Je známo, že elektrony pohybující se rychlostí světla emitují toto širokopásmové záření, kdykoli jsou magneticky odkloněny od svých běžných přímých trajektorií. Jejich vysoká rychlost způsobuje, že vyzařují toto záření jako úzký kuželový paprsek namířený v jejich směru pohybu/vyzařování (obr. 2).

Ačkoli to bylo poprvé objeveno v laboratoři, bylo později zjištěno, že synchrotronové záření je v přírodě zcela běžně produkováno. Radioastronomové obvykle detekují jeho přítomnost všude tam, kde jsou částice kosmického záření s vysokou energií odkloněny magnetickými poli. Jsou detekovány  z částic slunečního záření zachycených Van Allenovými radiačními pásy Země, z elektronů kosmického záření magneticky zachycených ve zbytcích supernov a z ohromně energetických bariér kosmického záření vyzařovaných ze světelných jader podobných explozi uvnitř galaxie.

Bylo také zjištěno, že pulzní rádiové signály přicházející z pulzarů sestávají ze synchrotronového záření. Ve skutečnosti by správným ovládáním jeho modulátorové jednotky, mohl být komunikátor částicového paprsku zobrazený na obrázku 1 vyroben tak, aby produkoval synchrotronový paprsek, který bude blikat a produkovat signál velmi podobný signálu přicházejícímu z pulsarů. Tento komunikátor, poháněný středně velkou elektrárnou, která by dodávala řádově 10 až 100 megawattů, mohl vydat paprskový signál i na vzdálenost tisíců světelných let o síle podobné síle pocházející z pulsaru. Další podrobnosti o tom, jak může takový komunikátor fungovat, budou uvedeny později.

Vzhledem k tomu, že je technicky vyspělá civilizace schopná produkovat širokopásmové signály podobné pulsaru, jaké by pro ně byly výhody, oproti vysílání diskrétních frekvenčních přenosů? Za prvé, širokopásmový signál by měl větší šanci na detekci pomocí radioteleskopu. Takové dalekohledy jsou obvykle konstruovány tak, aby přijímaly hromadu rádiových signálů pokrývajících široký rozsah frekvencí, normálně pocházející z přirozeně se vyskytujících rádiových zdrojů na obloze. Rozhlasová stanice vysílající jednu frekvenci by se ztratila v šumu pozadí vyplývajícího z tisíců přijímaných rádiových frekvencí.

Na druhé straně by širokopásmový signál, jehož intenzita se koherentně mění na všech jeho frekvencích, lépe vynikl a mohl by být detekován bez ohledu na to, které části vysokofrekvenčního spektra se astronom rozhodne pozorovat. Pokud by byl místo toho vysílán signál "ETI" na jediném vysokofrekvenčním kanálu, astronom by musel mít to štěstí, aby se naladil na tento konkrétní kanál z miliard jiných dostupných kanálů. Bylo by to jako pokusit se najít jehlu v kosmické kupce sena.

-pokračování-