從宇宙學角度來看,我們是後來者。第一批恆星早在宇宙大爆炸後十億分之一年就形成了。太陽在91億年後形成,僅僅在46億年前,當時宇宙已經成熟到目前年齡的三分之二。太陽的晚誕生標誌著宇宙恆星形成歷史的尾聲。
目前,地球-太陽系統是一種常見的現象。根據從開普勒太空望遠鏡資料中編纂的行星候選目錄,我們知道大約一半的類太陽恆星在其宜居帶內擁有一個地球大小的行星。這些行星可能在其表面容納液態水池,並展現生命的化學特性。如果早期宇宙時代形成的恆星附近也是如此,那麼生命可能在太陽誕生之前很久就已在我們的宇宙中開始。因此,第一批技術文明可能在數十億年前就已出現。考慮到我們的技術以幾年為時間尺度呈指數級發展,數十億年的技術發展可能產生的訊號是難以想象的。
即使像我們的銀河系這樣的大星系中只有一種像我們這樣的物種,並且這個文明只發射一個世紀的訊號——就像我們已經做的那樣——在任何給定時間的天空中仍然應該有大約一百個活躍的文明。這是因為宇宙的可觀測體積在大約100億年的時間裡包含大約100億個這樣的星系。我們能否探測到來自宇宙距離的人工源,並將它們與早期宇宙中的自然訊號區分開來?
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一個獨特的科技訊號的例子將是一條光譜線,其具有令人費解的輻射頻率,該頻率與任何已知的原子或分子躍遷都不對應。如果這種訊號來自遙遠的星系,而該星系的紅移是根據其恆星或星際氣體發出的已識別的發射線或吸收線而知的,那麼這種訊號將顯得很奇特。未識別的光譜線可以由可調諧雷射器人為產生,例如我們的文明開發的自由電子雷射器,以產生以單頻率為中心的明亮發射,該頻率範圍可以從微波到太赫茲輻射,再到紅外線、可見光、紫外線甚至X射線。
產生單頻輻射的優勢,如光譜線中所示,在於它可以聚焦到最大可能的水平,即所謂的衍射極限,從而為其功率產生最亮的光束。聚焦的雷射束可以用於,例如,推動光帆達到高速,正如星際突破計劃中所設想的那樣。出於推進目的,雷射的最佳頻率取決於所需的終端速度和有效載荷的重量。例如,光-紅外波段非常適合用輕型航天器達到光速,目標是星際旅行(例如,從太陽到半人馬座α星),而無線電波段最適合用重型飛行器達到千分之一的光速,這仍然比化學火箭快10倍,用於行星際貨物運輸(例如,地球和火星之間)。
一個強大的發射設施的光洩漏,該設施利用一顆宜居地球大小的行星攔截的所有星光,並將其聚焦成衍射極限雷射束,可以在整個宇宙中被探測到。由於光源相對於我們移動,光束將掃過我們的天空,並像燈塔發出的閃光一樣出現。由此產生的光學閃光可以使用薇拉·C·魯賓天文臺的遺產巡天時域 (LSST)進行搜尋,預計該天文臺將於2023年末開始科學執行。
宇宙訊號的令人困惑的背景將是我們通訊衛星反射的陽光產生的瞬態閃光,在未來幾年,這些衛星可能會增加到數萬顆獨立碎片組成的星座,佈滿我們的天空。我們自己製造的這種技術特徵可能會損害我們搜尋來自地球的宇宙閃光的能力。一個已知的宇宙距離短暫瞬變現象類別是快速射電暴,但根據一個已知的銀河系源,這些被認為起源於高度磁化的中子星。
尼古拉·卡爾達舍夫在1964年將一個僅收穫其行星上可用能量的文明歸類為I型。卡爾達舍夫等級上的II型和III型文明分別使用其行星系統和宿主星系可用的能量。這些高階型別已經受到現有資料的約束,因為它們更容易被注意到。但可能性的領域遠遠超出了卡爾達舍夫最初考慮的水平。原則上,可以想象假想的文明,它們收穫其星系團或整個宇宙視界中可用的能量。當然,空間和時間並沒有在我們望遠鏡的最遠端結束。在我們的宇宙視界之外和大爆炸之前,可能性可能更加宏大。
找到技術宇宙黎明的證據將把我們自身的生存和願望置於更廣闊的背景中。如果我們首先看到更高階物種製造的探測器在我們的土地上旋轉輪子,我們就沒有必要自己發明輪子了。
目前,我們對宇宙中先於我們的技術的複雜程度一無所知。但有一件事是明確的。如果我們中的任何人破譯了一種外星技術,這種技術相對於我們今天擁有的技術代表著一次量子飛躍,那麼這個人將透過在地球上推銷同樣的想法而變得非常富有。在天空中挖掘新技術的“淘金熱”機會為成為一名觀測天文學家提供了經濟激勵。從長遠來看,如果——正如我們許多人所預期的那樣——我們不是“宇宙街區最聰明的孩子”,那麼天文學可能會提供比矽谷或華爾街更富裕的前景。
