Existuje život tam venku ve vesmíru? To je otázka, která sužovala lidstvo dlouho předtím, než jsme věděli, jak obrovský je vesmír – tedy před příchodem moderní astronomie. V průběhu 20. století – díky rozvoji moderních dalekohledů, radioastronomie a vesmírných observatoří – bylo vynaloženo mnoho úsilí v naději na nalezení mimozemské inteligence (ETI).
A přesto si lidstvo stále uvědomuje pouze jednu inteligentní civilizaci ve vesmíru – naši vlastní. A dokud mimozemskou civilizaci skutečně neobjevíme, to nejlepší, co můžeme udělat, je dohadovat se o pravděpodobnosti jejich existence. Zde vstupuje do hry slavná Drakeova rovnice – pojmenovaná po astronomovi Dr. Franku Drakeovi. Tato rovnice, vyvinutá v 60. letech 20. století, odhaduje počet možných civilizací na základě řady faktorů.
Pozadí:
Během 50. let 20. století se koncept použití radioastronomie k hledání signálů, které byly mimozemského původu, stal široce přijímaným ve vědecké komunitě. Myšlenka naslouchat pro mimozemskou rádiovou komunikaci byla navržena již koncem 19. století (Nikolajem Teslou), ale tyto snahy se týkaly hledání známek života na Marsu.
Frank Drake stojící před svou slavnou rovnicí na bílé tabuli. Kredit: SETI.org
Poté, v září 1959, Giuseppe Cocconi a Philip Morrison (kteří byli v té době oba profesory fyziky na Cornellově univerzitě) publikovali článek v časopisePřírodas názvem ' Hledání mezihvězdné komunikace .“ V něm tvrdili, že radioteleskopy se staly dostatečně citlivými, aby mohly zachytit přenosy vysílané z jiných hvězdných systémů.
Konkrétně tvrdili, že tyto zprávy mohou být vysílány na vlnové délce 21 cm (1420,4 MHz), což je stejná vlnová délka rádiových emisí neutrálního vodíku. Jako nejběžnější prvek ve vesmíru tvrdili, že mimozemské civilizace by to považovaly za logickou frekvenci, na které mohou vytvářet rádiové vysílání, které by mohly zachytit jiné civilizace.
O sedm měsíců později provedl Frank Drake první systematický průzkum SETI na univerzitě Národní radioastronomická observatoř v Green Bank, Západní Virginie. Známý jako Projekt Ozma Tento průzkum se spoléhal na sledování 25metrové paraboly observatoře Epsilon Eridani a Vaše Ceti – dvě blízké hvězdy podobné Slunci – při frekvencích blízkých 21 cm po dobu šesti hodin denně, mezi dubnem a červencem 1960.
I když byl průzkum neúspěšný, vzbudil zájem vědecké komunity a komunity SETI. Krátce poté následovalo setkání v zařízení Zelené banky v roce 1961, kde se diskutovalo o tématech SETI a hledání rádiových signálů mimozemského původu. V rámci přípravy na toto setkání si Drake připravil rovnici, která ponese jeho jméno. Jak řekl o vytvoření rovnice:
„Když jsem plánoval schůzku, pár dní předem jsem si uvědomil, že potřebujeme program. A tak jsem sepsal všechny věci, které jste potřebovali vědět, abyste mohli předpovědět, jak těžké bude odhalit mimozemský život. A při pohledu na ně bylo docela zřejmé, že když to všechno vynásobíte dohromady, dostanete číslo N, což je počet detekovatelných civilizací v naší galaxii. Bylo to zaměřeno na rádiové vyhledávání, a ne na hledání prvotních nebo primitivních forem života.
Setkání, jehož se zúčastnili takoví osobnosti jako Carl Sagan, bylo připomenuto pamětní deskou, která je dodnes v sále observatoře Green Bank Observatory.
85stopý (26 m) radioteleskop Howarda E. Tatela v NRAO použitý v projektu Ozma. Kredit: Z22/WIkipedia Commons
Vzorec:
Vzorec pro Drakeovu rovnici je následující:
N = R*x fpx nAx fax fix fCx L
ZatímcoNje počet civilizací v naší galaxii, se kterými bychom mohli komunikovat,R*je průměrná rychlost tvorby hvězd v naší galaxii,Fpje zlomek těch hvězd, které mají planety,nA je počet planet, které mohou skutečně podporovat život,Faje počet planet, na kterých se vyvine život,Fi je počet planet, na kterých se vyvine inteligentní život,fcje počet civilizací, které by vyvinuly přenosové technologie, aTHEje doba, po kterou by tyto civilizace musely vysílat své signály do vesmíru.
Limity a kritika:
Přirozeně, Drakeova rovnice byla v průběhu let předmětem určité kritiky, především proto, že mnoho hodnot, které obsahuje, bylo převzato. Je pravda, že některé hodnoty, které bere v úvahu, lze snadno vypočítat, jako je rychlost tvorby hvězd v Mléčné dráze. Existuje odhad 200 – 400 miliard hvězd v naší Mléčné dráze a moderní odhady říkají, že mezi 1,65 ± 0,19 a 3 nová hvězdná forma každý rok.
Za předpokladu, že naše galaxie představuje průměr, a vzhledem k tomu, že je jich tolik jako 2 biliony galaxií v pozorovatelném vesmíru (aktuální odhady založené na údajích z HST) to znamená, že každý rok přibývá do vesmíru 1,5 až 6 bilionů nových hvězd! Některé z dalších hodnot však podléhají značnému množství odhadů.
Například odhady, kolik hvězd bude mít soustavu planet, se v průběhu času měnily. V současné době se odhaduje, že Mléčná dráha obsahuje 100 miliard planet , což znamená, že asi 50 % jeho hvězd má vlastní planetu. Navíc ty hvězdy, které mají více planet, budou mít pravděpodobně jednu nebo dvě, které leží uvnitř nich obyvatelná zóna (aka. „Zóna zlatovlásky“) – kde na jejich povrchu může existovat kapalná voda.
Nyní předpokládejme, že 100 % planet umístěných v obyvatelné zóně bude schopno vyvinout život v nějaké formě, že alespoň 1 % těchto planet podporujících život bude schopno dát vzniknout inteligentním druhům, že 1 % z nich bude schopni komunikovat a že toho budou schopni po dobu asi 10 000 let. Pokud tato čísla projdeme Drakeovou rovnicí, skončíme s hodnotou 10.
Jinými slovy, v Mléčné dráze může být kdykoli 10 civilizací schopných vysílat signály, které bychom mohli detekovat. Ale samozřejmě, hodnoty použité pro čtyři parametry –Ften,Fjá,FC aTHE– byly zcela předpokládány. Bez jakýchkoli skutečných dat, která by se dala použít, neexistuje žádný skutečný způsob, jak zjistit, kolik mimozemských civilizací by tam skutečně mohlo být. V celém vesmíru (nás) může být jen 1 nebo miliony v každé galaxii!
Fermiho paradox:
Kromě problému předpokládaných hodnot má nejostřejší kritika Drakeovy rovnice tendenci zdůrazňovat argument fyzika Enrica Fermiho, známý jako Fermiho paradox. Tento argument vznikl v roce 1950 jako výsledek rozhovoru mezi Fermim a některými kolegy, když pracoval v Národní laboratoř Los Alamos . Když se objevilo téma UFO a ETI, Fermi se skvěle zeptal: 'Kde všichni jsou?'
Tato jednoduchá otázka shrnula konflikt, který existoval mezi argumenty, které zdůrazňovaly rozsah a vysokou pravděpodobnost vzniku života ve Vesmíru s naprostým nedostatkem důkazů, že takový život existuje. Zatímco Fermi nebyl první vědci, kteří tuto otázku položili, jeho jméno se s tím začalo spojovat kvůli jeho mnoha spisům na toto téma.
Stručně řečeno, Fermiho paradox uvádí, že vzhledem k pouhému počtu hvězd ve vesmíru (mnoho z nich je o miliardy let starší než naše vlastní) je vysoká pravděpodobnost, že i malý zlomek bude mít planety schopné dát vzniknout inteligentním druhů, pravděpodobnost, že se u některých z nich rozvine mezihvězdné cestování, a čas, který by zabralo cestování z jedné strany naší galaxie na druhou (i když počítáme s podsvětelnou rychlostí), lidstvo by už mělo najít nějaký důkaz o inteligentních civilizacích. .
Přirozeně to vedlo ke vzniku mnoha hypotéz o tom, jak by vyspělé civilizace mohly existovat v našem vesmíru, ale zůstat neodhaleny. Zahrnují možnost, že inteligentní život je extrémně vzácný, že lidstvo ano brzký příchod do vesmíru , že neexistují (aka Hart-Tiplerova domněnka ), že jsou v a stav spánku , nebo že prostě hledáme v špatná místa .
Hypotéza „velkého filtru“:
Ale možná nejznámějším vysvětlením, proč nebyly dosud nalezeny žádné známky života inteligence, je „ Skvělý filtr “ hypotéza. To říká, že od té doby nebyly dosud žádné mimozemské civilizace, navzdory obrovskému počtu hvězd, pak nějaký krok v procesu – mezi vznikem života a technologicky vyspělým – musí fungovat jako filtr ke snížení konečné hodnoty.
Podle tohoto názoru je buď velmi těžké pro inteligentní život vzniknout, doba života takových civilizací je krátká, nebo je krátká doba, kterou mají k odhalení své existence. I zde byla nabídnuta různá vysvětlení vysvětlující, jakou formu by filtr mohl mít, mezi něž patří události na úrovni zániku (ELE), neschopnost života vytvořit stabilní prostředí v čase , ničení životního prostředí . a/nebo technologie běží jako šílenec (některé z nich se obáváme, že se nám mohou stát!)
Bohužel, Drakeova rovnice přetrvává desetiletí ze stejného důvodu, z jakého se často dostává pod palbu. Dokud lidstvo nenajde důkazy o inteligentním životě ve vesmíru nebo nevyloučí tuto možnost na základě bezpočtu průzkumů, které skutečně zblízka zkoumají jiné hvězdné systémy, nebudeme schopni odpovědět na otázku: „Kde všichni jsou? “
Stejně jako u mnoha jiných kosmologických záhad budeme nuceni hádat o tom, co nevíme na základě toho, co děláme (nebo si myslíme, že děláme). Jak astronomové studují hvězdy a planety pomocí novějších přístrojů, mohli by být nakonec schopni zjistit, jak přesná je Drakeova rovnice. A pokud nám naše nedávné pokusy o kosmologii a lov exoplanet něco ukázaly, pak je to to, že právě začínáme škrábat po povrchu vesmíru jako celku!
V nadcházejících letech a desetiletích se naše úsilí dozvědět se více o extrasolárních planetách rozšíří tak, aby zahrnovalo výzkum jejich atmosfér – který se bude opírat o nástroje nové generace, jako je např. Vesmírný dalekohled Jamese Webba a Evropský extrémně velký dalekohled pole. Ty povedou dlouhou cestu ke zpřesnění našich odhadů o tom, jak běžné jsou potenciálně obyvatelné světy.
Mezitím se můžeme jen dívat, poslouchat, čekat a vidět…
Napsali jsme mnoho článků o Drakeově rovnici pro Universe Today. Zde je Uvnitř Drakeovy rovnice: Chat s Frankem Drakem , Šance na inteligentní život ve vesmíru , Nová Drakeova rovnice? Jiný život pravděpodobně nebude inteligentní , Nová Drakeova rovnice pro potenciál života , Bayesian Analysis Dešťů na Exoplanet Life Parade , a Kde jsou všichni mimozemšťané? Fermiho paradox?
Na internetu je několik skvělých zdrojů. Podívejte se na toto Kalkulačka Drakeovy rovnice .
Nahráli jsme celou epizodu Astronomy Cast o Drakeově rovnici. Podívejte se na to zde, Epizoda 23 – Počítání mimozemšťanů pomocí Drakeovy rovnice.
