銀河系不存在高級文明的證據
2023-03-25 01:25:22
銀河系這麼多星球存在高級地外文明嗎？今年早些時候，對10萬個星系的掃描沒有發現外星巨型文明的標誌，打碎了渴望與外星人親密接觸的希望。數據的後續分析表明，它比我們想像的更糟，結論為在本地宇宙中不存在先進的跨星系文明。
「戴森式SETI」是用所謂的卡爾達肖夫尺度作為指導，通過搜查天文數據尋找先進文明的證據——不只是在我們銀河系中，而是在可見宇宙的星系中。(雖然純粹是假設，這一尺度是根據其能源消耗對外星文明先進程度進行分類的一個方便的指標。)
我們可以使用來自地面和空間望遠鏡的大量存儲觀測數據來做這項工作，而我們並不總是需要新儀器或者甚至是新觀察，用戴森式SETI我們可以深入我們日益豐富的數字資產。賓州州立大學的Jason Wright及其同事Matthew Povich和Steinn Sigurðsson已在進行外星技術熱量掃視(G-HAT)項目，它掃描來自廣域紅外線巡天探測衛星(WISE)任務和斯皮策太空望遠鏡的紅外數據。
顯然是空的
去年四月，G-HAT產生出一篇論文，發現在十萬個星系中，只有少數星系有高於預期的中紅外水平。當然，可能有自然過程起作用，模仿會被視為先進文明的廢熱，一個卡爾達肖夫III型文明能利用其整個星系的能源。儘管這樣說，以Wright的話說，這表明「WISE能看到足夠細節的10萬個星系中，沒有一個是被能夠為其自己目的利用其星系大部分星光的外星文明所廣泛佔據的。」
這本身是一個令人著迷的發現，因為我們在處理一個億萬年古老星系的大樣本。卡爾達肖夫模型從能夠利用其恆星全部能量輸出的II型轉向能夠利用整個星系的光能的III型，如果我們假定有著朝向更大能量利用能力的進步，那麼時間足夠III型文明出現了。那些有著高於預期的中紅外特徵的有趣的星系會得到更多研究，但目前的結果看來很嚴峻。研究過的星系中沒有一個顯示出將其星光的85%或更多再處理為中紅外的文明的跡象。
掃描候選星系
但我們繼續尋找，而G-HAT裡那些少數異常星系仍然需要解釋。Michael Garrett是ASTRON(荷蘭射電天文學研究所)的科學主任，他研究了來自G-HAT最近論文的93個候選星系的數據。這些是中紅外值偏離常規足夠引起注意的星系。G-HAT論文(第一作者Roger Griffith)稱它們為「……本地宇宙卡爾達肖夫III型文明的最佳候選。」
卡爾達肖夫分類法所檢驗的星系恆星能量供應約為1038瓦，其廢熱能量預期以中紅外(MIR)波長輻射出去，這意味著其溫度介於100K至600K。Garrett的新論文指出，G-HAT發現的93個來源——如果其輻射測量值被解讀為廢熱——將包括再處理其星光25%以上的星系。但我們可以作出這樣的解釋嗎？Garrett補充說，這種中紅外發射可以通過很多種完全天然的天體物理過程發展而來。
「自然熱源」
為了確定真正發生了的什麼事情，Garrett依賴一種稱為紅外無線電相關的關係，該論文稱之為擁有各種不同紅移和覆蓋至少五個亮度數量級的星系的「基本關係」。論文指出，它一直延伸到遠紅外/中紅外和亞毫米波領域。紅外線和無線電波之間的緊密相關性最初是從1983年發射的IRAS(紅外天文衛星)任務的數據中發現的。而作為一種診斷工具，它將我們帶進了有趣的領域，論文指出：
緊密相關性的的物理解釋是，非熱無線電發射和熱紅外發射兩者都與大質量恆星形成驅動的機制相關。對於中紅外發射大部分與廢熱過程相關的星系，沒有明顯理由人造無線電發射會被類似地增強。雖然連續無線電發射水平可能會通過使用先進通信系統而增加，在無線電領域沉澱的餘能應該比在中紅外波段預期的小許多數量級。
可能的解釋是，在中紅外波段的過量輻射是由於自然熱源，而不是一個巨型文明在做自己事情排出的熱量。Garrett直言不諱：「賓州州立大學的最初研究已經告訴我們這樣的系統非常罕見，但新的分析表明，這可能還是輕描淡寫，先進的卡爾達肖夫III型文明在本地宇宙中基本不存在。」
「不能排除」先進的外星人
在今早一封郵件中，我讓Jason Wright審閱今天的帖子，他說Garrett的研究是G-HAT團隊所希望的那種，用其他方法調查可能是什麼引起星系異常。他還指出，即使有這樣的信息，我們還不能絕對排除K-III：
「卡爾達肖夫的原始研究路線是估計一個KIII傳輸能在地球上被檢測到的無線電波可以用到的功率。確定這些星系的無線電亮度在某種方式上與其中紅外相關這一點是很好的信息，但這並不排除任何東西(正如預期，他們似乎符合星暴，但它們與KIII也不矛盾)。另一方面，我沒有理由認為，來自通信洩漏的明亮射電輻射會遵循星暴的中紅外-無線電相關性(否則就太巧了！)」
或者一個卡爾達肖夫III型文明足夠先進，以致它以超出我們理解的方式產生較低餘熱排放？無論哪種情況，論文補充說，相關性方法可以擴展到在我們自己或鄰近星系中搜索卡爾達肖夫II型文明：
……應該指出的是，已知紅外-無線電相關在亞星系尺度也適用。在千秒差距尺度上比較鄰近星系的中紅外和無線電成像也能適用於識別來自位於II型和III型之間的先進文明的人造中紅外發射。雖然Wright等人提出III型文明應該從II型中快速出現，但有可能一些特定星系位置有偏好——比如最好避開星系中心。因此比較無線電和中紅外成像對於未來搜索與先進文明關聯的廢熱也是相關的。
