Uzaylılardan sinyal nasıl aranır?

Kanca

Ağustos 1977'nin ortasında, ABD'nin Ohio eyaletindeki Big Ear (okunuşu "big iır", "büyük kulak") radyo teleskobu her geceki gibi gökyüzünü dinliyordu. Bilgisayar, ölçtüğü değerleri harf ve rakamlardan oluşan uzun kâğıt dökümlere basıyordu. Birkaç gün sonra gökbilimci Jerry Ehman (okunuşu "ceri eymın") bu dökümleri incelerken bir sütunda altı karakter gördü: 6EQUJ5. Onları kırmızı kalemle çevreledi ve kenara tek bir kelime yazdı: "Wow!"

Ehman neden heyecanlanmıştı? Başka bir uygarlıktan gelebilecek bir sinyal neye benzer ve onu doğanın kendi gürültüsünden nasıl ayırırız?

Merkezi soru

Dünya dışı zekâ araması (SETI) gökyüzünde neyi, hangi yöntemlerle arar ve bulunan bir sinyalin gerçekten başka bir uygarlıktan geldiğine nasıl karar verilir?

Anlatım

Neden radyo?

1959'da fizikçiler Giuseppe Cocconi (okunuşu "cuzeppe kokoni") ve Philip Morrison, Nature dergisinde kısa bir makale yayımladı. Yakın bir yıldızın çevresindeki bir uygarlık bize ulaşmak isterse hangi yolu seçerdi? Cevapları radyo dalgalarıydı. Radyo dalgaları galaksideki gaz ve tozun içinden fazla sönmeden geçer ve az enerjiyle çok uzağa gönderilebilir. Ama radyo bandı çok geniştir; iki taraf aynı frekansta buluşmazsa birbirini hiç duyamaz. Cocconi ve Morrison bunun için doğal bir buluşma yeri önerdi: nötr hidrojenin yaydığı 1420 megahertzlik çizgi. Evrende en bol element hidrojen olduğu için radyo gökbilimi yapan her uygarlık bu frekansı tanır. Bu dalganın boyu yaklaşık 21 santimetre, yani bir karış kadardır.

Önerileri, yakın yıldızları bu frekansın çevresinde dinlemekti. Bir yıl sonra Frank Drake, Ders 12.6'da adı geçen Ozma Projesi ile bu fikri ilk kez denedi.

Samanda iğne: neye bakılır?

Gökyüzü sessiz değildir; yıldızlar, gaz bulutları ve galaksiler sürekli radyo yayar. Bu doğal yayın genellikle geniş bir frekans aralığına yayılmış bir hışırtıdır; bir şelalenin sesi gibi her perdeden aynı anda gelir.

Teknolojinin sesi farklıdır. Bir radyo vericisi, enerjisini çok dar bir frekans aralığına toplar. Bunu şelalenin gürültüsü içinde duyulan tek, ince bir ıslık gibi düşünebilirsin. SETI aramaları bu yüzden dar bantlı (narrowband) sinyallere bakar: çok dar bir frekansta toplanmış, gürültünün belirgin biçimde üstüne çıkan ve gökyüzünde tek bir noktadan gelen sinyallere.

Wow! sinyali

Ehman'ın otuzuncu yıl raporuna göre sinyal 15 Ağustos 1977'de, yerel saatle 23.16 civarında geldi ve hidrojen çizgisine çok yakın bir frekanstaydı. Dökümdeki her karakter, sinyalin arka plan gürültüsünün kaç katı olduğunu gösteriyordu. Rakamlar dokuza kadar gidiyordu; daha güçlü değerler için harfler kullanılıyordu. En yüksek karakter olan U, gürültünün yaklaşık otuz katı demekti.

Big Ear yerinde sabitti ve gökyüzünü Dünya'nın dönüşüyle tarıyordu. Gökteki bir nokta, teleskobun görüş alanından yaklaşık 72 saniyede, yani bir dakikadan biraz uzun bir sürede geçiyordu. Wow! sinyali tam böyle davrandı: altı ölçüm boyunca yükseldi, doruğa ulaştı ve yeniden alçaldı. Bu, sinyalin yeryüzündeki bir vericiden değil, gökyüzünün belirli bir noktasından geldiğini düşündüren güçlü bir ipucuydu. O nokta Yay (Sagittarius) takımyıldızındaydı.

Sorun şu ki sinyal bir daha hiç duyulmadı. Ehman'ın raporuna göre Big Ear sonraki gözlemlerde aynı bölgeyi yeniden dinledi, başka gözlemevleri de denedi; hiçbiri sinyali yeniden yakalayamadı.

2024'te Abel Méndez ve arkadaşları doğal bir açıklama önerdi. Porto Riko'daki Arecibo radyo teleskobunun 2020 kayıtlarında, hidrojen çizgisine yakın, daha zayıf ama benzer dar bantlı sinyaller buldular ve bunları soğuk hidrojen bulutlarına bağladılar. Onlara göre Wow! sinyali, böyle bir bulutun, bir magnetarın parlaması gibi güçlü ve kısa bir ışınımla birden parlamasıyla oluşmuş olabilir. Bu, henüz hakem denetiminden geçmekte olan bir hipotezdir; ama doğanın da dar bantlı sinyaller üretebileceğini hatırlatıyor.

Sahte alarmlar ve doğrulama

SETI'nin en büyük düşmanı, uzaylılar değil, bizim kendi cihazlarımızdır. Cep telefonları, uydular, radarlar ve teleskobun kendi elektroniği sürekli dar bantlı sinyaller üretir.

Bunları ayıklamanın temel yolu, teleskobu hedef yıldızdan başka yöne çevirip sonra geri getirmektir. Sinyal gerçekten o yıldızdan geliyorsa yalnızca teleskop yıldıza baktığında görünür, başka yöne döndüğünde kaybolur. Yeryüzündeki bir kaynak ise teleskop nereye bakarsa baksın oradadır.

Bu yöntemin sınırını bir örnek gösterdi. 29 Nisan 2019'da Avustralya'daki Parkes (Murriyang) radyo teleskobu, Güneş'e en yakın yıldız olan Proxima Centauri'yi dinlerken 982 megahertz civarında dar bantlı bir sinyal kaydetti. Adı blc1 konan bu sinyal ilk testlerden geçti; yalnızca teleskop Proxima'ya bakarken görünüyor gibiydi. Sheikh ve arkadaşlarının 2021'deki ayrıntılı çözümlemesi ise onun yerel cihazlardan gelen parazitlerin karışmasıyla oluştuğunu ve rastlantıyla gözlem sırasına denk geldiğini gösterdi.

Aramanın bugünkü hâli

Bugün en kapsamlı arama, Breakthrough Listen (okunuşu "breykthru lisın") girişimidir. On yıl boyunca yüz milyon dolar ayrılan bu girişim, Dünya'ya en yakın bir milyon yıldızı, galaksimizin merkezini ve düzlemini ve en yakın yüz galaksiyi dinlemeyi hedefliyor. Yalnızca radyoya değil, lazer darbeleri gibi görünür ışık sinyallerine de bakıyor.

Bazı araştırmacılar ise bir uygarlığın bilerek gönderdiği mesajı değil, istemeden bıraktığı izleri, yani teknoizleri (technosignatures) arıyor. Ders 12.5'teki gibi bir gezegenin havasında sanayi kirliliğine ait gazlar bu türden bir iz olabilir.

Aslında…

Büyük resim

SETI, hiç bulamayabileceği bir şeyi arar ve yine de her adımda bir şey öğretir: Wow! sinyalini açıklama çabası, hidrojen bulutlarının beklenmedik bir davranışını ortaya çıkarmış olabilir. Bir gün doğrulanmış bir sinyal gelirse, bu insanlık tarihinin en büyük keşiflerinden biri olur. Gelmezse, her boş tarama Ders 12.6'daki "Herkes nerede?" sorusunun cevabını biraz daha daraltır.

Özet

1. Cocconi ve Morrison 1959'da hidrojenin 1420 megahertzlik çizgisi çevresinde radyo araması önerdi; SETI, doğal hışırtıdan ayrılan dar bantlı ve gökte tek noktadan gelen sinyallere bakar.
2. Wow! sinyali 1977'de Big Ear'da gökteki bir kaynağa yakışan 72 saniyelik bir yükseliş ve düşüş gösterdi ama bir daha gözlenmedi; 2024'te hidrojen bulutunun ani parlamasına dayanan doğal bir açıklama önerildi.
3. Sinyaller teleskobu hedefe çevirip uzaklaştırarak ve tekrar gözlemle doğrulanır; 2019'daki blc1 sinyali yerel parazit çıktı.

Görev

Quiz

1. Cocconi ve Morrison, başka uygarlıkların sinyallerini aramak için neden hidrojen çizgisini önerdi?
2. SETI aramaları neden dar bantlı sinyallere odaklanır?
3. Wow! sinyali neden yalnızca yaklaşık 72 saniye sürdü?
4. Teleskobu hedef yıldızdan uzaklaştırıp geri getirmek neye yarar?
5. blc1 sinyali SETI için hangi dersi verdi?

Cevaplar

1. Çünkü hidrojen evrende en bol elementtir ve radyo gökbilimi yapan her uygarlık onun 1420 megahertzlik çizgisini tanır; bu frekans doğal bir buluşma yeridir.
2. Doğal radyo kaynakları çoğunlukla geniş bir frekans aralığına yayılır; vericiler ise enerjilerini çok dar bir aralıkta toplar.
3. Sabit Big Ear gökyüzünü Dünya'nın dönüşüyle tarıyordu; gökteki bir nokta görüş alanından yaklaşık 72 saniyede geçiyordu.
4. Gerçekten yıldızdan gelen bir sinyal yalnızca teleskop ona bakarken görünür; yeryüzündeki bir parazit ise teleskop nereye dönerse dönsün kaydedilir.
5. İlk testleri geçen bir sinyalin bile yerel parazit çıkabileceğini, her adayın sistemli biçimde doğrulanması gerektiğini.

Kaynaklar

Sonraki derse köprü

Wow! sinyali Yay takımyıldızı yönünden geldi. Yaz gecelerinde süt şeridi tam o bölgede en kalın ve en parlak hâlindedir, çünkü o yön galaksimizin merkezine doğrudur. Peki içinden hiç çıkamadığımız bir yıldız sisteminin merkezinin nerede olduğunu, biçimini ve bizim onun neresinde durduğumuzu nasıl öğrendik?