buitenaardse beschavingen

Kepler ontdekte duizenden exoplaneten door sterbedekkingen. Bron: NASA

Hoe verstoppen we onze planeet voor agressieve aliens?

Onze mooie groen-blauwe derde rots van de zon is erg interessant voor hoogontwikkelde buitenaardse levensvormen. Ze kunnen natuurlijk eerzame bedoelingen hebben, maar als we kijken naar onze eigen geschiedenis, liepen ontdekkingsreizen doorgaans uitermate vervelend af voor de ontdekte inheemse volkeren. Vraag de Tasmaniërs maar, althans het handjevol dat er nog over is. Moeten we ons verstoppen voor buitenaardse ogen? Voor het eerst is er nu een (relatief) praktische methode bedacht.

Sterbedekkingen
De gespecialiseerde satelliet Kepler wist het aantal ontdekte exoplaneten spectaculair toe te laten nemen. Het principe van wat Kepler doet is in feite eenvoudig: honderdduizenden sterren in een segment van de hemel voortdurend observeren. Schuift er een object ter grootte van een planeet tussen de ster en de satelliet, dan betekent dit een periodieke, lichte afzwakking van de lichtintensiteit van de ster. De kans dat de baan van een planeet precies tussen de satelliet en de sterrenschijf beweegt is klein – denk aan een op honderd of minder. Kepler houdt echter honderdduizenden sterren in de gaten, zodat er per saldo toch veel planeten worden ontdekt.

We kunnen niet uitsluiten  dat er buitenaardse soorten met slechte bedoelingen zijn, zoals de sprinkhanenplaag-soort van Independence Day.
We kunnen niet uitsluiten dat er buitenaardse soorten met slechte bedoelingen zijn, zoals de sprinkhanenplaag-soort van Independence Day.

Wat als buitenaardse wezens ons ontdekken?
Technieken die wij gebruiken om interessante exoplaneten op te sporen, kunnen ook door buitenaardse wezens worden gebruikt om ons te vinden. Als de aarde precies tussen de zon en een buitenaardse waarnemer beweegt, wordt het licht van de zon ook afgezwakt en weet ET dat er een planeet in de leefbare zone rond Sol is. En kunnen we dus uiteindelijk bezoek verwachten, stellen David M. Kipping en Alex Teachey van de Ivy League universiteit Columbia University.

Hoe verstoppen we de aarde?
Een planeet zo groot als de aarde verbergen is op het eerste gezicht verre van eenvoudig. De zonne-energie die de aarde afdekt staat gelijk aan de zonneconstante, vermenigvuldigd met de doorsnede van de schaduw van de aarde. We praten dan over duizenden malen het tegenwoordige energieverbruik. Kipping en Teachey stellen nu voor om een reusachtige array ruimtelasers te installeren met een vermogen van een grote elektriciteitscentrale: 250 MW. Als we alleen de afwijkende straling maskeren die aantoont dat er op aarde leven is, is veel minder vermogen  nodig: romd de 160 kilowatt, het vermogen van een zware elektrische auto. Dit gedurende tien uur per jaar.

Kepler ontdekte duizenden exoplaneten door sterbedekkingen. Bron: NASA
Kepler ontdekte duizenden exoplaneten door sterbedekkingen. Bron: NASA

Is het wel slim?
De aarde maakt al meer dan vier miljard jaar rondjes rond de zon. Tot nu toe was de aarde voor een buitenaardse waarnemer een weinig opvallende planeet rond een weinig opvallende ster. Een vergevorderde buitenaardse beschaving zal vermoedelijk de nabije kosmische omgeving uiterst nauwlettend in de gaten houden, om voor de hand liggende redenen. Kortom: aliens kennen de aarde vermoedelijk al en vinden onze teerbeminde knikker niet interessant genoeg voor een bezoek. Of ze hebben ons al bezocht in Von Däniken-stijl, maar dan is deze discussie zinloos.

Vermoedelijk zal het plotseling veranderen van het gedrag van de aarde door een dergelijke cloak bij onze verre ruimtebroeders alle tentakels in fascinerende spasmen doen kronkelen. Denk bijvoorbeeld wat de effecten op aarde van het bizarre gedrag van dit sterretje waren. Ze zullen dan weten dat er hier op aarde een technologisch geavanceerde soort aanwezig is, die in staat is om een complete planeet te vermommen. Zijn de aliens kwaadwillend, of paranoïde, dan is de kans groot dat ze een uitermate onaangename verrassing voor deze vervelende nieuwkomers bereiden. Daarom is het vermoedelijk slimmer, om de stralingssignatuur van onze planeet terug te brengen naar een voor-industriële toestand.

Bronnen
1. David M. Kipping en Alex Teachey, A Cloaking Device for Transiting Planets, MNRAS 2016

Video: wat als een buitenaardse beschaving ons ontdekt?

Een andere natuurkundige grootheid, Stephen Hawking, is minder optimistisch dan Kaku over de kansen dat we een vreedzame buitenaardse beschaving ontdekken. In deze laatste aflevering van zijn serie over buitenaards leven verkent hij de gevolgen van een contact tussen een miljarden jaren oude buitenaardse beschaving en de mensheid.

Zelf hebben we een niet erg goede staat van dienst wat betreft respect voor technisch minder ontwikkelde culturen. De Tasmaniërs, althans het handjevol dat overgebleven is, en inheemse Amerikanen kunnen daar in geuren en kleuren over vertellen. Wacht de mensheid hetzelfde lot? Hawking is somber.

Kunnen we buitenaardse beschavingen opsporen door hun lasers waar te nemen?

Aliens opsporen door buitenaardse lasersignalen

Geoff Marcy is de succesvolste planetenjager ter werld. Wat bezielt hem om zich fulltime met misschien wel het meest controversiële onderzoek ter wereld, SETI, de zoektocht naar buitenaardse intelligenties, bezig te houden? New Scientist interviewde hem.

Buitenaardse lasersignalen ontdekken
Marcy verkeert naar eigen zeggen door zijn succesvolle carrière bij het ontdekken van exoplaneten in de gelukkige omstandigheid dat hij kan kiezen te doen wat hij wil. Zoals het risico nemen zich met speculatieve onderwerpen als SETI bezig te houden. Jongere wetenschappers die zich nog moeten bewijzen, kunnen zich deze luxe niet veroorloven.

Kunnen we buitenaardse beschavingen opsporen door hun lasers waar te nemen?
Kunnen we buitenaardse beschavingen opsporen door hun lasers waar te nemen?

Zijn plan: naar lasersignalen zoeken. Als er behalve ons, technisch geavanceerde beschavingen bestaan – en gezien de enorme ouderdom van de Melkweg, gekoppeld aan de tientallen miljarden planeten in de bewoonbare zone is dat bepaald niet uitgesloten – , zullen ze vermoedelijk constant met elkaar communiceren. Volgens hem zijn lasersignalen de enige effectieve manier om boodschappen lichtjaren ver over te brengen. In tegenstrelling tot een radiozender, die de signalen naar alle richtingen stuurt, concentreert een laserbundel de energie in een smalle bundel, waardoor met veel minder energie een bundel verstuurd kan worden. Kortom: miljoenen laserbundels moeten de Melkweg doorkruisen. Als er lasersignalen op ons gericht worden, al dan niet bij toeval, kunnen we die in principe waarnemen.

Continenten waarnemen op exoplaneten
De afstanden in het heelal zijn onvoorstelbaar groot. De afstand tot de maan, 384 400 km, is bijvoorbeeld 1,3 lichtseconde. De dichtstbijzijnde ster, Alfa Centauri, ligt bijvoorbeeld op 4,2 lichtjaar afstand. Dat is 4 * 1016 meter. Waar een lijnvliegtuig de afstand tot de maan in iets meer dan twee weken zou kunnen afleggen, zou het vliegtuig dat bij het ontstaan van Homo habilis, de eerste mensachtige die gereedschappen maakte, rond de 2,3 miljoen jaar geleden, hier vertrok, nu pas halverwege de reis naar Alfa Centauri zijn. Toch zouden we met een telescoop die groot genoeg is, details op exoplaneten waar kunnen nemen. Met groot bedoelen we hier echt groot, denk bijvoorbeeld aan een lens van honderd meter doorsnede. In principe is de lensdiameter evenredig aan het oplossend vermogen van een telescoop. Ook kan een grotere lens meer schaarse fotonen vangen, waardoor ook zeer lichtzwakke objecten zoals details op een verre exoplaneet zichtbaar worden.

Kortom: over een eeuw zal de mensheid in principe in staat zijn om continenten op buitenaardse werelden waar te nemen. Seizoensveranderingen kunnen zo uitwijzen of een planeet al hogere levensvormen kent; zoals we van het aardse ecosysteem weten, waar de hersenmassa bij alle dierordes stelselmatig is toegenomen, is het dan een kwestie van tijd voor er een voldoende intelligente soort ontstaat. Een soort die laserbundels zal gebruiken.

Toch heerst er tot nu toe een oorverdovende stilte. We hebben geen sporen waargenomen van sterren die gekoloniseerd zijn, bijvoorbeeld in de vorm van een Dyson schil. Welicht is er een bepaalde reden waarom een intelligente soort zichzelf vernietigt. Of wordt vernietigd door een andere soort…

Bron: 
New Scientist

Zijn we alleen in het heelal?

Kosmoloog Gribbin: aarde enige planeet met leven

De meeste exobiologen geloven dat de aarde niet de enige planeet is met leven. Kosmoloog John Gribbin schreef het boek ‘Alone in the Universe: Why our planet is unique’, waarin hij goede argumenten geeft dat alleen de aarde leven kan herbergen. Zijn we werkelijk alleen? 

Zijn we alleen in het heelal?
Naar schatting zijn er alleen al in de Melkweg tientallen miljoenen aardachtige exoplaneten. De Melkweg is slecht één van de biljoenen sterrenstelsels in het heelal. Hoe groot is de kans dat zich, behalve dan op de aarde zelf, op geen enkele andere exoplaneet leven heeft ontwikkeld? Niet erg groot,denken de meeste exobiologen. Vandaar dat de hoop op buitenaards leven steeds groter wordt met de ontdekking van elke nieuwe exoplaneet. Zouden er vele lichtjaren ver weg buitenaardse intelligenties de aarde in het vizier hebben?

Zijn we alleen in het heelal?
Zijn we alleen in het heelal?

De aarde: een opmerkelijk kosmisch toeval
In zijn boek Alone in the Universe laat John Gribbin weinig heel van dit geloof. In elk hoofdstuk laat hij zien dat de aarde in veel opzichten een unieke planeet is,die om een uitzonderlijke ster draait in een verre van standaard sterrenstelsel. Ons zonnestelsel, bijvoorbeeld, vormde zich precies op de goede plaats en op de goede tijd. Er waren genoeg zware elementen, zoals zuurstof, ijzer en stikstof, om leven mogelijk te maken en de materialen,zoals metalen, te vormen  voor een technisch geavanceerde beschaving. Deze worden gevormd tijdens zware sterexplosies (supernova’s). Tegelijkertijd werken deze supernova’s vernietigend op  leven tot op vele lichtjaren afstand. Bij supernova’s komt namelijk vernietigende straling vrij. Ook het zwarte gat in het centrum van ons Melkwegstelsel is een voortdurende bron van gevaarlijke straling.

Zonnestelsel opmerkelijk geordend
Het zonnestelsel bestaat uit planeten met opmerkelijk stabiele omloopbanen. De aarde heeft een vrijwel cirkelvormige omloopbaan, wat weinig voorkomt, en bevindt zich precies op de juiste plaats van de zon om vloeibaar water mogelijk te maken. Dit terwijl vernietigende asteroïden opgesloten zitten in de planetoïdengordel tussen Mars en Jupiter of in de verre Kuipergordel. De gasreus Jupiter slingerde gevaarlijke projectielen uit het zonnestelsel. Gribbin noemt ook de zeldzame grote maan van de aarde, maar reeds is aangetoond dat ook een planeet zonder maan in principe een stabiele rotatie kan vertonen,zij het minder stabiel dan de aarde.
Van buitenaardse planetenstelsels weten we dat dit doorgaans heel anders ligt: denk aan hete Jupiters vlak bij de centrale ster die omloopbanen destabiliseren, omloopbanen die niet in één vlak liggen en dubbelsterren. Ook moeten er tegelijkertijd voldoende botsingen zijn om de aarde te voorzien van water en stikstof.

‘Laten we zuinig zijn op deze planeet’
 De conclusie van Gribbin is onverbiddelijk. Waarschijnlijk zijn we alleen tussen de sterren. Weliswaar kunnen we met onze telescopen aardachtige planeten ontdekken waarvan een doodenkele keer eentje precies in de bewoonbare zone van een ster ligt, maar deze planeten zullen onvermijdelijk in niets op de aarde lijken. Laten we daarom zeer zuinig zijn op deze planeet, aldus Gribbin. De kans dat we een tweede aarde vinden is namelijk ongeveer nul.

Boekbespreking van
John Gribbin, Alone in the Universe, ISBN 978-1-118-14797-9, Wiley (2011)  (Engels)

Sommige wetenschappers laten zich graag inspireren door science fiction, zoals door de SF-serie V, waarin een ras van buitenaardse reptielen de mensheid tot diepvriesbiefstuk wil verwerken.

‘Aliens willen ons opeten’

Op Visionair houden we van originele theorieën maar dit gaat wel heel ver. Een serieus bedoeld artikel van de hand van drie wetenschappers, gepubliceerd in april 2011, kwam in de publiciteit. Het bevat een aantal uiterst opmerkelijke scenario’s.

De scenario’s werden beschreven door doctoraalstudent Seth Baum en postdocs Jacob Haqq-Misra en Shawn Donagal-Goldman in een artikel het journaal Acta Astronautica. Hun verzameling doemscenario’s kwam eind augustus 2011 in de publiciteit na media-aandacht van een Britse krant. Waar de komkommertijd al niet goed voor is.

Sommige wetenschappers laten zich graag inspireren door science fiction, zoals door de SF-serie V, waarin een ras van buitenaardse reptielen de mensheid tot diepvriesbiefstuk wil verwerken.
Sommige wetenschappers laten zich graag inspireren door science fiction, zoals door de SF-serie V, waarin een ras van buitenaardse reptielen de mensheid tot diepvriesbiefstuk wil verwerken.

Contacten met buitenaardsen kunnen leiden tot vorderingen op het gebied van wiskunde en natuurwetenschappen. Ook kunnen ernstige problemen als het wereldwijde voedselgebrek en armoede opgelost worden, aldus de studie. In enkele van de meer woeste scenario’s zouden buitenaardse wezens volgens de wetenschappers van plan zijn mensen op te eten of tot slaaf te maken. Een oplossing van de buitenaardse hongersnood, zeg maar.

Een ander, al op Visionair beschreven scenario is dat buitenaardse wezens het leven op aarde zullen willen vernietigen als ze vaststellen dat de menselijke beschaving zich te snel verspreidt en anderen kan schaden. Bewijs dat mensen de omgeving verwoesten, zoals broeikasgassen en sporen van CFK’s in de atmosfeer, zouden volgens het drietal hiervan de buitenaardsen kunnen overtuigen. Aan de andere kant zouden ze zo uiteraard kunnen denken dat we onszelf wel om zeep helpen, dus dat ingrijpen zonde van de moeite is.

Buitenaardsen kunnen de aarde ook schaden door een buitenaardse ziekte mee te brengen of door technologie, bewust of onbewust, aldus de auteurs.

Baum en doet doctoraalonderzoek aan de Amerikaanse Pennsylvania State University, waar Haqq-Misra een postdoctoraal onderzoek doet. De derde auteur, Domagal-Goldman, denkt dat contact met een buitenaardse beschaving weliswaar onwaarschijnlijk is, maar erg interessant om over na te denken. En om een strategie te ontwikkelen voor als het ooit zover komt. Zo kunnen we maar het beste niets vertellen over hoe onze biologie of DNA functioneert. Ook kunnen we maar beter niet al te enthousiast de rest van het zonnestelsel gaan koloniseren om ze niet de stuipen op het lijf te jagen. Wie weet gaan de aliens anders een enge ziekte bedenken om die gevaarlijke plaag van onbehaarde tweevoeters op Sol-IV (de zon is Sol-I) uit te schakelen.

Of komen ze hier een bezoekje brengen met een oorlogsvloot (waarbij we er even van uitgaan dat Einstein er naast zat). Tijd voor een list, aldus de auteurs. Want zeg nou zelf, te eindigen als tafelbediende van paarse buitenaardse krokodillen of erger, als steak op een buitenaardse barbecue, is geen prettig vooruitzicht.

Bronnen
NASA Affiliates Explore Potential Outcomes Meeting Aliens, Recommend Protective Steps (met het oorspronkelijke artikel embedded)

Na het Roswell-incident dook een filmpje op van een vermeende autopsie van een buitenaards wezen. Volgens UFO-aanhangers verbergt de Amerikaanse overheid veel.

Wat zou veranderen als ET hier landt?

Hoe zou het leven op aarde veranderen als wezens van een technisch geavanceerde buitenaardse soort op aarde zouden landen?

Wat kunnen we over buitenaardse wezens die ons bezoeken, zeggen?
Al sinds H.G. Wells’ geruchtmakende boek War of the Worlds, waarin technisch ver gevorderde Marsbewoners de aardse grootmachten wegvagen, is er gespeculeerd over buitenaardse wezens die de aarde bezoeken. Om de enorme afstanden tussen de sterren te overbruggen is er technologie nodig die vele eeuwen op de aardse voorligt. Welke methode ook wordt gevolgd om vele lichtjaren te reizen: snelheden dicht bij de lichtsnelheid, generatieschepen, die duizenden jaren onderweg kunnen zijn, de speculatieve wormgaten of zelfs warp drive: op dit moment beschikken we nog niet over de hulpbronnen en de technische knowhow ligt (met uitzondering van generatieschepen) nog ver buiten ons technische bereik.
We kunnen er dus zeker van zijn dat de buitenaardse soort in ieder geval op ruimtevaarttechnisch gesproken veel verder gevorderd is dan de aardlingen op dit moment.

Expansieve soort die goed kan samenwerken

Na het Roswell-incident dook een filmpje op van een vermeende autopsie van een buitenaards wezen. Volgens UFO-aanhangers verbergt de Amerikaanse overheid veel.
Na het Roswell-incident dook een filmpje op van een vermeende autopsie van een buitenaards wezen. Volgens UFO-aanhangers verbergt de Amerikaanse overheid veel.

Tussen de sterren reizen kost veel meer energie en hulpbronnen dan veel mensen zich voor kunnen stellen. Om alleen al een bemand ruimteschip naar onze buurster Alfa Centauri te sturen, hebben we meer vermogen nodig dan de hele mensheid produceert en gebruikt. Het beeld duikt dan op van een zeer grootschalige beschaving Kardashev type II beschaving die ook behoorlijk complex en centraal georganiseerd is. En, ook heel belangrijk, op lange termijn plant en denkt. Dat wijst op een zeer stabiele sociale organisatie.

Wat zouden de gevolgen voor de aarde en de mensen zijn?
Het antwoord op deze vraag hangt er uiteraard vanaf van wat de buitenaardse wezens precies van (of met) ons willen. Het ergste scenario is uiteraard dat waarin de buitenaardse wezens besluiten ons uit te roeien, hetzij om af te rekenen met een gevaarlijke mededinger, hetzij om onze planeet te koloniseren. Dat zou uiteraard akelige gevolgen hebben voor de mensheid en vermoedelijk ook voor de rest van de biosfeer. Als de mens verdwijnt, zijn er namelijk al meerdere soorten die al in de startblokken klaar zijn om de positie van slimme soort over te nemen. Denk aan mensapen, octopussen of walvisachtigen. Waarschijnlijk zullen deze moordzuchtige aliens dan het zekere voor het onzekere nemen.

Dit scenario is alleen niet erg waarschijnlijk. In dit stadium vormen we geen bedreiging en mogelijk een bruikbare cliëntsoort. Net zoals sommige mensen graag honden houden, zullen sommige buitenaardse wezens (we weten immers als dat het om sociale wezens in een complexe samenleving zal gaan) het prettig vinden een ras van dienaren er op na te houden.  Het is dus waarschijnlijker dat de aliens ons bewust ‘dom’ zullen willen houden en voorkomen dat we gevaarlijke technologie ontwikkelen.

Misschien zullen ze proberen onze wetenschap volkomen de verkeerde kant op te sturen door buitenaardse infiltranten, of menselijke zetbazen, zeer overtuigende, maar foute natuurkundige theorieën te laten bedenken. Het liefst een uiterst complexe theorie die niet door experimenten is te falsificeren. Iets als de snaartheorie bijvoorbeeld. Mogelijk lachen de aliens zich dan een bult als ze zien hoe menselijke wetenschappers er maar niet in slagen door hun listige spel heen te prikken.

Misschien geven ze ons speeltjes waarmee we niet veel kwaad kunnen aanrichten, maar die ons leven wel een stuk prettiger maken. Iets als internet bijvoorbeeld. Stel dat die mensen die nu de hele dag achter de computer zitten, over straat zouden rondzwerven. Of nog erger: dat ze in real life gaan schieten in plaats van in een spel.

Het centrum van de Melkweg, gefotografeerd door de IR-telescoop Spitzer.

Maken buitenaardsen een wormgat in het centrum van de Melkweg?

De zwarte gaten in het centrum van sterrenstelsels draaien steeds sneller, blijkt uit waarnemingen. Dat gebeurt niet zomaar. Wat is hier aan de hand? Misschien is dit het eerste teken van een buitenaardse beschaving…

Centraal zwart gat
Elk sterrenstelsel, van groot elliptisch stelsel tot dwergstelsel, beschikt over een groot zwart gat in het centrum. Dit zwarte gat is in het geval van de Melkweg miljoenen zonsmassa’s groot. Om dit zwarte gat draaien grote hoeveelheden sterren. In het verre verleden deden zich grote explosies voor en was het zwarte gat veel actiever dan nu. Wij nemen dit waar als quasars, die op miljarden lichtjaren afstand van ons staan (dus weergeven hoe melkwegstelsels er miljarden jaren geleden uitzagen). Op een gegeven moment was de materie rond de quasar uitgeput en kwam de actieve kern tot rust: het stadium waarin de Melkweg zich nu bevindt. Het zwarte gat in het centrum van de Melkweg, de radiobron Sagittarius A* onderscheidt zich nu door de radiostraling die de directe omgeving uitzendt en uiteraard door de zwaartekrachtswerking op de omringende sterren en andere materie.

Het centrum van de Melkweg, gefotografeerd door de IR-telescoop Spitzer.
Het centrum van de Melkweg, gefotografeerd door de IR-telescoop Spitzer.

Zwarte gaten roteren steeds sneller
Dr. Martinez-Sansigre en hoogleraar Rawlings ontdekten dat de zwarte gaten in het centrum van melkwegstelsels over het algemeen steeds sneller zijn gaan draaien. Toen het heelal half zo oud was als nu, draaiden zwarte gaten nauwelijks. Nu draait een percentage van de zwaarste centrale zwarte gaten zeer snel.  Zij schrijven dit toe aan een of meerdere fusies van centrale zwarte gaten als twee melkwegstelsels in botsing komen (1).

Wormgaten, singulariteit en reizen door zwarte gaten
Vlak bij en binnen de waarnemingshorizon van een zwart gat gebeuren er vreemde dingen met ruimtetijd. Ruimte en tijd wisselen van karakter: ruimte krijgt een tijdachtige aard en andersom. De eigenschappen van zwarte gaten worden nog interessanter als ze zeer snel rond gaan draaien (Kerr- of Kerr-Newman zwarte gaten). Er vormen zich dan twee gebeurtenishorizons: de buitenste en de binnenste (Cauchy) gebeurtenishorizon. In de binnenste gebeurtenishorizon krijgen ruimte en tijd weer hun normale rol. Volgens enkele natuurkundigen zou in deze omgeving zelfs leven mogelijk zijn.

Nog interessanter: de singulariteit in het midden is ringvormig, naakt en de Kerr-metriek heeft een aantal zeer opmerkelijke eigenschappen die wel eens erg interessant kunnen zijn voor ondernemende aliens. Zo is het volgens sommigen mogelijk om door de tijd te reizen of, nog interessanter, via een wormgat naar een ander heelal.

Ongeveer zeventig procent van alle spiraalstelsels vertoont deze merkwaardige balk.
Ongeveer zeventig procent van alle spiraalstelsels vertoont deze merkwaardige balk.

Roteren zwarte gaten met opzet?
Voor zover onze kosmologische kennis reikt, is dit heelal uiteindelijk ten dode opgeschreven. Een hoogontwikkelde buitenaardse soort zal er dus alles aan doen om te ontkomen aan de uiteindelijke ondergang van het heelal, als alle sterren uitgedoofd zijn en  de hoeveelheid vrije energie daalt tot vrijwel nul. Een nieuw, pas ontstaan heelal is dan uiteraard een aantrekkelijke bestemming.

Hoe sneller een Kerr-zwarte gat roteert, hoe meer energie er aan kan worden onttrokken en – heel belangrijk – hoe groter het doorreisbare gebied is. Een stellair zwart gat is te klein voor een standaard ruimteschip om te doorreizen.De getijde-effecten zijn te groot. Dat is bij een reusachtig zwart gat zoals in het centrum van de Melkweg anders. ET zal er dus (als de theorie klopt) dus alles aan doen om het grote zwarte gat zo snel mogelijk rond te doen tollen. Omdat de natuurwetten in verschillende sterrenstelsels identiek zijn, zullen intelligente wezens overal in het universum tot dezelfde slotsom komen. Zo vreemd zou het dan niet zijn, dat we in verschillende sterrenstelsels een steeds sneller rondtollend zwart gat waarnemen.

Wordt de materie in balkspiraalstelsels gebruikt om zwarte gaten te laten tollen?
Een aantal sterrenstelsels is een balkspiraalstelsel. Tot nu toe is het fysische mechanisme dat de balk in een spiraalstelsel doet ontstaan, nog niet naar alle tevredenheid opgehelderd (al zijn er goede werkhypotheses). Wel weten we dat de balk in oudere stelsels meer voorkomt, tot zeventig procent vergeleken met twintig procent vele miljarden jaren geleden (2). In feite is de vorming van een balk niet logisch. Hoe dichter bij het massacentrum, hoe sneller de rotatie. Dit effect zou weinig heel laten van een balk, want het binnenste deel roteert veel sneller dan het buitenste deel. Er moet dus een bepaald proces zijn (mogelijk de massaverdeling in het centrum) dat balken mogelijk maakt. Of een ander effect.

Bekend is dat spiraalstelsels met een balk een actieve kern hebben. Het is redelijk om te veronderstellen dat beide fenomenen iets met elkaar te maken hebben. Astronomen denken nu dat de balken op de een of andere manier het zwarte gat voeden en de stervorming in het centrum opjagen door de voortdurende toevoer van materie verder weg. Zouden deze processen door een buitenaardse beschaving worden opgewekt? Wordt de toestroom van materie naar het centrale zwarte gat door de buitenaardsen zo uitgekiend, dat het zwarte gat steeds sneller gaat tollen en zo een doorreisbaar wormgat produceert? Het valt niet uit te sluiten, al zijn natuurlijke verklaringen waarschijnlijker.

Bronnen
1. Black holes spin faster and faster – Royal Astronomic Society
2. ‘Barred spiral galaxies are latecomers’ – Astronomy News

Zwarte gaten zijn waarschijnlijk de grootste energiebron van het universum.

Superbeschaving leeft van zwarte gaten

We zoeken helemaal op de verkeerde plaats naar aliens, stelt de Brusselse onderzoeker Clément Vidal. Aliens zijn al lang naar een zwart gat verhuisd, want daar is veel meer energie te halen dan rond een zonachtige ster.

Kardashev-schalen

Zwarte gaten zijn waarschijnlijk de grootste energiebron van het universum.
Zwarte gaten zijn waarschijnlijk de grootste energiebron van het universum

De Russische astrofysicus Nikolai Kardashev heeft vijftig jaar geleden een schaal bedacht voor buitenaardse beschavingen. Een Kardashev-I beschaving, zoals de onze, benut alleen de energiebronnen van de eigen planeet. Een Kardashev-II beschaving melkt de energiebronnen van een compleet zonnestelsel uit, bijvoorbeeld door alle zonne-energie op te vangen. Een Kardashev-III beschaving oogst de complete energievoorraad van een volledig melkwegstelsel. Een Kardashev-IV beschaving benut de energie van een compleet universum, terwijl een Kardashev-V beschaving ook parallelle universa benut. Tussen de schalen zit een ordegrootte van plusminus honderd miljard (elf nullen).

De Barrow-schaal
Barrow ontwikkelde een aanvullende schaal, die uitgaat van de maximale grootte van objecten die de beschaving kan manipuleren. Barrow-I beschavingen kunnen objecten van ongeveer een meter grootte manipuleren. BII beschavingen kunnen objecten van tientallen micrometers groot (op bacterieschaal)  manipuleren. BIII is het manipuleren van grote moleculen, BIV van individuele atomen (nanometerschaal). We hebben nu net het BIV stadium bereikt. Barrow-V is het manipuleren van atoomkernen (femtotechniek), terwijl BΩ beschavingen objecten tot op de extreem kleine Planckschaal en ruimtetijd zelf kan manipuleren.  Bij deze schaal kan je overigens vraagtekens stellen: zo ligt er tussen Barrow-I en Barrow-II nog het gebied van de fijntechniek dat pas begin twintigste eeuw echt actueel werd, kan je ook nog de quarks in individuele protonen en neutronen in theorie manipuleren en  en is ook de precisie van manipuleren van belang.

Zwarte gaten als energiebron
Zwarte gaten zijn in staat tot dertig procent van alle massa die er in valt, in energie om te zetten. Dat is veel meer dan zelfs bij kernfusie lukt: tot 0,4%. Ook zijn zwarte gaten met een oppervlaktetemperatuur van een nanokelvin veel koeler dan de rest van het heelal en daarom ideaal om afvalwarmte in te lozen (en mogelijk exotische fysica toe te passen). Daarom zijn zwarte gaten een veel logischer keuze voor superbeschavingen om zich te vestigen dan een zonachtige ster. De interessantste plek voor buitenaardse beschavingen is hiermee het grote zwarte gat in het centrum van het melkwegstelsel. Dit zwarte gat is zo groot dat de getijdeneffecten een reiziger niet uit elkaar zullen trekken.

De unieke eigenschappen en exotische fysica van zwarte gaten maken ze ook voor andere toepassingen geschikt, zoals zogenoemde hypercomputers. Volgens sommige theorieën zou ook reizen door de tijd mogelijk zijn. Mogelijk (althans: enkele speculatieve theorieën stellen dat) kunnen reizigers zo zelfs naar een ander heelal reizen. Kortom: zwarte gaten zullen als een magneet werken voor vergevorderde beschavingen. Kortom: we kunnen SETI-radiotelescopen of andere instrumenten het beste op zwarte gaten richten. Vinden we anomalieën, zoals enorme kunstmatige structuren of afwijkingen in de fysica, dan weten we definitief  dat we niet alleen zijn in het heelal.

Bronnen
1. John D. Barrow, Limits of Science and Science of Limits, 1999
2. Black Holes: Attractors for Intelligence?

Stromatolieten waren bijna drie miljard jaar lang de hoogste levensvorm op aarde.

Waarom zijn de aliens niet al hier? De Drake-vergelijking

Het aantal bewoonbare planeten in het heelal is in theorie werkelijk verbijsterend. Toch merken we tot nu toe een oorverdovende stilte. Waarom zijn de aliens niet hier? Een eerste artikel over deze Fermi Paradox, waarin de kans wordt berekend op een aardachtige planeet met intelligent leven.

Stromatolieten waren bijna drie miljard jaar lang de hoogste levensvorm op aarde.
Stromatolieten waren bijna drie miljard jaar lang de hoogste levensvorm op aarde.

Drake-vergelijking
Radio-astronoom Frank Drake bedacht de Drake-vergelijking die aangeeft van hoeveel buitenaardse beschavingen we radiostraling op kunnen vangen. Hierbij ging hij er van uit dat intelligente aliens zich alleen op een aardachtige planeet kunnen vormen. De formule ziet er ingewikkeld uit maar is in feite slechts een rijtje getallen dat met elkaar wordt vermenigvuldigd.

De Drake-vergelijking is: [latex]N = R^{\ast} \cdot f_p \cdot n_e \cdot f_{\ell} \cdot f_i \cdot f_c \cdot L \![/latex]

N: het aantal buitenaardse beschavingen is waarmee we zouden kunnen communiceren;
R*: de stervormingssnelheid in onze melkweg
fp is de fractie van sterren die planeten bezit
ne: het aantal planeten per ster dat leven zou kunnen herbergen
fâ„“: de fractie planeten waar daadwerkelijk leven ontstaat
fi: de fractie waarop ‘intelligent’ leven ontstaat (waartoe we onszelf heel onbescheiden rekenen)
fc: de fractie die in haar bestaan vanuit de aarde detecteerbare signalen produceert
L: de tijdperiode waarin deze beschavingen deze detecteerbare signalen uitzenden.

Wat komt er uit de Drake-vergelijking?
Drake bedacht deze vergelijking in 1962, toen we over veel minder astronomische kennis beschikten dan nu. Nu kunnen we dingen, zoals het detecteren van exoplaneten, waar Drake alleen maar over kon dromen. Ook is onze kennis over stervorming en planeetvorming aanmerkelijk uitgebreider dan toen. Bij een aantal getallen kunnen we dus realistische waardes plaatsen. De meeste getallen blijven echter nog een raadsel.

Zonachtige sterren
Veel astronomen gaan er (conservatief) van uit dat de enige plaats waar zich leven kan ontwikkelen, een aardachtige planeet is die rond een zonachtige ster draait. De reden is dat zonachtige sterren zowel klein genoeg zijn om lang genoeg mee te gaan om het ontstaan van leven mogelijk te maken, als groot genoeg om een voldoend groter leefbare zone te bezitten.

Blauwe reuzensterren leven extreem kort. Daar kan je dus beter niet naar planeten met leven zoeken.
Blauwe reuzensterren leven extreem kort. Daar kan je dus beter niet naar planeten met leven zoeken.

Rode dwergsterren, bijvoorbeeld, vormen weliswaar meer dan driekwart van alle sterren en leven zeer lang, duizenden miljarden jaren, maar hun bewoonbare zone is zeer smal en ligt dicht bij de ster. Als gevolg daarvan wordt de planeet vastgenageld aan de ster: tidal locking. Ongeveer zoals de maan altijd hetzelfde halfrond naar de aarde wendt.Volgens sommigen verdwijnt hierdoor het beschermende magneetveld en dus de atmosfeer. Aan de eeuwige-nachtzijde van de planeet ligt dan een dikke ijslaag. Aan de andere kant: een veel groter ster dan de zon brandt snel op. Zo gaat een zware blauwe reus als de ster Rigel minder dan honderd miljoen jaar mee. Het leven op aarde deed er twee miljard jaar (twintig keer zo lang dus) over om zich van één cel tot tot meercellige te ontwikkelen. Het percentage zonachtige sterren (F-klasse, G-klasse en K-klasse) is voorzover we weten ongeveer twintig. Eén op de vijf sterren is dus een zonachtige ster.

Stervormingssnelheid
Ons melkwegstelsel telt ongeveer driehonderd miljard sterren. Deze hebben zich alle in de dertien miljard jaar dat ons heelal bestaat, gevormd. In 2006 berekende een aantal wetenschappers hoeveel sterren zich per jaar vormen in de melkweg. Ze kwamen hierbij uit op ongeveer zeven sterren per jaar. Dit lijkt een redelijke schatting anno nu. In het verleden lag de stervormingssnelheid echter vele malen hoger. Het is realistischer van bijvoorbeeld vijftien tot twintig sterren per jaar uit te gaan.

Fractie van sterren met planeten
In de tijd van Drake was de mogelijkheid om dit vast te stellen pure science-fiction.

Satelliet COROT ontdekte super-aarde COROT 7B, zo extreem heet dat het gesteente regent. Duidelijk wat minder geschikt voor leven, dus.
Satelliet COROT ontdekte super-aarde COROT 7B, zo extreem heet dat het gesteente regent. Duidelijk wat minder geschikt voor leven, dus.

Gelukkig is dat nu anders, onder meer de exoplaneet-zoekende satellieten COROT en Kepler geven ons een steeds nauwkeuriger indruk van het percentage sterren dat over planeten beschikt. Naar schatting van astronomen beschikt ongeveer veertig procent van alle zonachtige sterren (zie voor) over planeten zo groot als de aarde of groter. Als we alle rode dwergen en reuzensterren (alsmede uitgebrande sterren, hoe onterecht volgens velen ook) afschrijven komen we dus uit op een getal voor fp van 0,40 * 0, 20 = 0,08 (acht procent).

Aantal planeten per ster waarop zich leven kan ontwikkelen
Ook dit onderwerp garandeert heftige discussies. In vorige eeuwen sidderden mensen van angst voor marsmannetjes, maar we weten nu dat er maar enkele plaatsen in het zonnestelsel zijn die leven kunnen herbergen zoals we dat op aarde kennen. Naast de aarde zijn dat Mars, de Jupitermaan Europa en de Saturnusmaan Enceladus (en volgens sommigen Titan), die over vloeibaar water in hun binnenste beschikken. In een verder verleden bevonden zich ook op Venus oceanen. Deze zijn nu totaal drooggekookt. Uitgaande van onze ervaringen in het zonnestelsel kunnen we concluderen dat een op de vier planeten of planeetachtige objecten, gastvrij kunnen zijn voor leven. In de praktijk is dit echter hooguit eencellig leven. Als we uitgaan van acht planeetachtige objecten per ster, betekent dat dus twee planeten per ster.

Percentage bewoonbare planeten waarop leven ontstaat
We kennen op dit moment maar één planeet waarop leven bestaat: onze aarde. Het leven op aarde ontstond opmerkelijk snel:  binnen een miljard jaar na het ontstaan van de aarde. De oudste fossielen dateren van 3,5 miljard jaar geleden. Een groot deel van deze miljard jaar was de aarde een roodgloeiende lavaplaneet. Gesteente van 3,8 miljard jaar oud, aangetroffen in Groenland, bevatte echter ook aanwijzingen dat er mogelijk leven was in die tijd.
Er zijn sterke aanwijzingen (o.a. methaanuitstoot en mogelijke overblijfselen van stromatolieten) dat ook Mars levensvormen bevat of bevatte. Zolang we Mars, Europa, Titan en Enceladus niet grondig hebben uitgekamd kunnen we geen andere uitspraken doen. Het is ook allerminst zeker dat het leven op de aarde zelf is ontstaan. Volgens sommige theorieën ligt de oorsprong van het leven in interstellaire wolken, een mogelijkheid waarmee Drake (net als met de al even omstreden panspermie) geen rekening hield.

Arbitrair kiezen we hier (mede gezien het extreem snelle ontstaan van leven op aarde) voor ongeveer een derde kans.

Hoeveel planeten ontwikkelen intelligent leven?
Intelligent leven vereist de mogelijkheid om informatie te kunnen verwerken. Deze mogelijkheden zijn voor een amoebe of zeepok niet bijzonder groot. Vandaar dat archeologen nog steeds geen amoebenbeschaving of zeepoktempel hebben opgegraven, hoewel deze soorten er al vele honderden miljoenen jaren zijn.

Stromatolieten waren bijna drie miljard jaar lang de hoogste levensvorm op aarde.
Stromatolieten waren bijna drie miljard jaar lang de hoogste levensvorm op aarde. Saai...

Uit fossielen en schedelmetingen weten we wel dat dieren in de loop van miljarden jaren steeds slimmer werden. Zo was het slimste dier dat leefde aan het einde van de tijd van de dino’s, Troödon, ongeveer zo slim als een modern zoogdier. Er zijn nu meerdere soorten met een hoge hersenmassa. De walvisachtigen, aapachtigen, papegaaiachtigen en de octopusachtigen hebben alle een relatief hoge hersenmassa. Dit zijn alle vier verschillende diergroepen die zich – als de groei in hersenmassa doorzet – ook tot intelligente levensvormen kunnen ontwikkelen. Omdat er meerdere groepen dieren zijn die dit potentieel hebben, is de waarschijnlijkheid dat zich intelligent leven ontwikkelt, vermoedelijk hoog.

Als de biosfeer maar lang genoeg bestaat om ingewikkelde diersoorten voort te kunnen brengen. Juist dat laatste is problematisch. Gedurende drie miljard jaar kwamen er op aarde alleen eencelligen voor. Pas vrij kort geleden, tegen het einde van het Precambrium zeshonderd miljoen jaar geleden, ontstonden er meercellige organismen. Er was namelijk pas toen voldoende vrije zuurstof om ingewikkelder dieren met een brein van energie te voorzien. Als we uitgaan van de geschiedenis van de aarde, is de ontwikkeling van een celkern en meercelligheid een veel grotere stap geweest dan de ontwikkeling van intelligent leven. Waarschijnlijk bevatten daarom verreweg de meeste planeten met leven alleen bacterie-achtige organismen. De fractie planeten met intelligent leven is dus misschien op een duizendste of nog minder te stellen. De kans is veel groter dat zich een tweede Venus vormt of dat er nog steeds alleen bacteriën rondkrioelen als de zon opzwelt tot een rode reus.

Hoeveel intelligente aliensoorten ontwikkelen zich tot een beschaving die in staat is radiogolven voort te brengen?
De mens als soort bestaat zeker driehonderdduizend jaar. Het grootste deel van die tijd – tot ongeveer tienduizend jaar geleden – leefden de mensen als jagers en verzamelaars.

Dolfijnen zijn slimme dieren. Helaas hebben ze geen ledematen waarmee ze gereedschap kunnen vasthouden.
Dolfijnen zijn slimme dieren. Helaas hebben ze geen ledematen waarmee ze gereedschap kunnen vasthouden.

Ongeveer tienduizend jaar gelden werd de landbouw ontwikkeld, waardoor veel hogere bevolkingsdichtheden mogelijk waren. Moderne wetenschap bestaat nog veel korter: enkele honderden jaren. De eerste radio- en televisieuitzendingen dateren van minder dan een eeuw terug. Een bol met radiogolven verspreidt zich met de lichtsnelheid over de naburige sterren.

Er zijn op aarde meer relatief intelligente soorten – de eerder genoemde andere aapachtigen, octopusachtigen, papegaaiachtigen en walvisachtigen – maar voor een dier zonder ledematen als een papegaai of walvis, hoe intelligent mogelijk ook, is het onmogelijk om verder te komen dan het uitwisselen van ingewikkelde verhalen en liederen. Een intelligente soort moet effectief gereedschappen kunnen gebruiken. Alleen de octopusachtigen en de aapachtigen voldoen hieraan. Octopussen leven echter solitair. Voor een beschaving moeten individuen in groepen leven en voor langere tijd op één plaats kunnen blijven.  Ook moet het mogelijk zijn om ingewikkelde apparaten en elektronica te kunnen bouwen. Onder water is dat zeer lastig. Kortom: het is moeilijk voorstelbaar dat een waterbewonende soort verder komt dan de steentijd.

Er zijn meer scenario’s denkbaar. De planeet kan bijvoorbeeld nauwelijks metalen bevatten, waardoor de bewoners veroordeeld zijn tot een bestaan dat de steentijd niet ontstijgt. Dat er veel metalen op de oppervlakte van de aarde voorkomen is, denken onderzoekers -letterlijk- een toevalstreffer: een metaalrijke asteroïde sloeg in. Van nature zakken metalen naar de kern. Een beschaving kan zich ontwikkelen in een niet-technische richting – in feite is dit meer de regel dan een uitzondering. Alleen de Chinese en Europese beschavingen kenden een sterke inheemse technische traditie.

Hoe lang gaat de buitenaardse beschaving door met radiogolven uitzenden?
Radiozenders zijn nu veel minder krachtig dan vroeger, omdat radioontvangers veel beter zijn geworden. Vrijwel alle radioverkeer is nu digitaal in plaats van analoog. Op lichtjaren afstand worden de bits van digitale uitzendingen nu uitgesmeerd, waardoor het lijkt alsof de aarde witte ruis uitzendt. Paradoxaal was de aarde voor aliens vijftig jaar geleden dus duidelijker te ontdekken dan nu. Beschavingen hebben ook een eindige levensduur. We worden nu geconfronteerd met het opraken van grondstoffen, fossiele brandstoffen en de gevolgen van milieuvervuiling. Het had weinig gescheeld of door de Cubacrisis van 1962 was een nucleair Armageddon uitgebroken.  Wie weet vinden wetenschappers in de toekomst een nog veel dodelijker wapen uit waardoor de mensheid zichzelf opblaast of vergiftigt en is dit de reden dat we zo weinig merken van andere technisch ontwikkelde beschavingen. Toch moeten we een realistisch getal zien te vinden. Vijfhonderd jaar lijkt een redelijke schatting. Dit op basis van de levensduur van eerdere menselijke beschavingen zoals de Tolteekse, de Egyptische en de Indusbeschaving. Dit is trouwens ook een uitstekend argument om ook op buitenaardse werelden kolonies te stichten. Zij kunnen de aardbewoners redden als het op aarde uit de hand loopt.


De gevolgen van een kunstmatig zwart gat dat ontsnapt zijn vermoedelijk vrij akelig. Ter geruststelling: dit ligt op dit moment nog ver buiten onze mogelijkheden. Nog wel…

Hoeveel buitenaardse beschavingen zijn er nu in de Melkweg?
Er vormden zich ongeveer vijftien tot twintig sterren per jaar miljarden jaren geleden. Naar schatting heeft ongeveer acht procent van alle sterren interessante planetenstelsels (dit is exclusief de rode dwergen, driekwart van alle sterren). Naar schatting heeft elk van deze sterren twee planeten waar in potentie leven kan ontstaan.
Omdat leven op aarde zeer snel nadat de omstandigheden daar geschikt voor waren al is ontstaan, moet het ontstaan van leven niet een erg zeldzame gebeurtenis zijn. Laten we pessimistisch uitgaan van een derde kans.
Veel gecompliceerder is de ontwikkeling van eencellig naar meercellig (en dus in potentie intelligent) leven. Het kostte op aarde maar liefst drie miljard jaar om van eencellige naar meercellige te evolueren. Vandaar dat we hier uitgaan van een duizendste: een zeer zeldzaam proces. Uit de aanwezigheid van vier niet verwante diergroepen op aarde met een verhoogde hersenmassa leiden we af dat een hogere intelligentie een natuurlijk gevolg is van voortschrijdende evolutie. De kans dat er uiteindelijk een intelligente soort ontstaat, gegeven dat er meercellig leven bestaat, is hiermee vrij hoog.
Een intelligente soort kan zowel op het land, in de zee of in de atmosfeer voorkomen (van veel superaardes wordt een zeer dikke atmosfeer voorspeld). Alleen landbewoners (of andere soorten, met onwaarschijnlijk veel geluk) kunnen zich tot een gereedschap gebruikende  soort ontwikkelen. Misschien dat één op de tien soorten zich uiteindelijk tot technische beschaving ontwikkelt. De rest is voor eeuwig opgesloten op hun planeet, tenzij een welwillende buitenaardse soort ze bevrijdt voor ze uitsterven.
Laten we uitgaan van een periode van vijfhonderd jaar dat deze soort radiostraling uitzendt. Als de soort naar andere sterren reist wordt deze periode uiteraard veel langer. Alleen al de reis naar een andere ster duurt honderden tot duizenden jaren.
Dan komen we in totaal uit, alleen al in deze Melkweg, op 15 (aantal nieuwe sterren per jaar)  x 0,08 (percentage sterren dat zonachtig is en een planetenstelsel heeft)  x 2 (aantal planeten in bewoonbare zone of met grote ondergrondse oceaan)  x 1/3 (kans op ontstaan leven) x 1/1000 (kans op ontwikkeling van meercellig intelligent leven) x 1/10 (kans op de ontwikkeling van een technische beschaving) x 500 (levensduur van de technische beaschaving)= 0,4 beschavingen. Dit is de kans dat er op dit moment ergens in de Melkweg zich een beschaving vindt die ook radiogolven uitzendt. Erg ver kunnen we niet luisteren – misschien een bol met honderd lichtjaar doorsnede, als we een veel betere radiotelescoop gebruiken dan die waar we nu over beschikken (op dit moment kunnen we een grote radiozender in de buurt van Alfa Centauri net uit de achtergrondruis pikken). Dat is maar een heel klein gebiedje: het melkwegstelsel heeft een doorsnede van vijftigduizend lichtjaar. Het is dus erg logisch dat we niets horen van aliens. Aan de andere kant, deze aannames zijn op sommige punten boterzacht…