Ć/ JAK SZUKAĆ OBCYCH W GALAKTYCE? (1)

Transkrypt

1 *

2 Ć/ JAK SZUKAĆ OBCYCH W GALAKTYCE? (1)

3 Ć/ Streszczenie dzisiejszego wykładu (2) 1. Przedstawiȩ astrofizyczne FAKTY wskazuj ace na to, że sytuacja Ziemi jest zupełnie WYJA TKOWA w naszej Galaktyce. Bior ac tylko to pod uwagȩ, s adzić należy, iż życie podobne do naszego jest w Galaktyce wyj atkowe. Oczywiście, nie znaczy to, że inne formy życia s a wykluczone. Ale o tym ja nic nie wiem i dlatego nic o tym nie mówiȩ. 2. Powiem, jaki jest astrofizyczny sposób na powiadomienie całej Galaktyki o naszym istnieniu. Z punktu widzenia dzisiejszej wiedzy jest to sposób NAJLEPSZY i w istocie jedyny możliwy.

4 Ć/ SPIS TREŚCI (3) 0-0 Okładka Spis treści Obcy warunki astrofizyczne pozory Wyj atkowość Ziemi Pytanie Fermiego Sygnały: problem dostosowania czasów Sygnały: problem kodowania sztuczności Sygnały: problem nośnika Co to s a fale grawitacyjne? Nasza technologia obecna: LIGO/Virgo Przyszła technologia: LISA Wyj atkowe miejsce: centrum Galaktyki Potrzeby technologiczne i energetyczne Potrzeby metafizyczne 33

5 Ć/ Dwa przeciwstawne stanowiska (4) Giordano Bruno: Wiele cywilizacji! Enrico Fermi: Tylko jedna?

6 Ć/ Planety odkryte przez Keplera (5)

7 Ć/... i st ad wielu wnioskuje tak: (6) Planety podobne rozmiarami do Ziemi s a powszechne w Galaktyce. Satelita Kepler wykrył ich kilka setek. Ergo: inteligentne życie jest powszechne w Galaktyce. *** Planety Keplera 5

8 Ć/ (7)

9 Ć/ Wyj atkowość Ziemi (8) Dwaj profesorowie z Washington University: Peter Ward (geolog i planetolog) oraz Donald E. Brownlee (astrofizyk) wydali w roku 2000 ksi ażkȩ, w której argumentuj a, że inteligentne życie na Ziemi musi być we Wszechświecie wyj atkow a rzadkości a. Przedstawiam tutaj ich 9 zasadniczych argumentów. Ich pogl ady podzielane s a przez wielu fizyków, biologów i kosmologów John Barrow jest jednym z najbardziej elokwentnych rzeczników pogl adu, iż najprawdopodobniej jesteśmy we Wszechświecie samotni. 1. Właściwa galaktyka i w niej miejsce 9 2. Właściwa gwiazda i odległość od niej Właściwy układ planetarny Stabilna orbita Właściwych rozmiarów planeta Płyty tektoniczne Duży Ksiȩżyc Stabilna atmosfera Właściwy czas ewolucji 17

10 Ć/ Właściwa galaktyka i właściwe w niej miejsce (9) Nasza spiralna Galaktyka należy do 7% wyj atkowo mało aktywnych (dotyczy to także centralnej czarnej dziury SgrA*). Orbita Słońca jest prawie dokładnie kołowa; Słońce rotuje synchronicznie z ramionami spiralnymi, przez co jego przejścia przez ramiona s a rzadkie. Wraz z odległości a od centrum Galaktyki: (1) spada zawartość ciȩżkich pierwiastków one s a potrzebne do życia (2) spada intensywność promieniowania X oraz γ niebezpiecznych dla życia (3) spada gȩstość przestrzenna gwiazd bliskie gwiazdy powoduj a zakłócenia orbit planet, co nie sprzyja życiu. Strefa Goldilocks: 7 kpc 9 kpc od centrum Galaktyki. W niej mniej niż 5% gwiazd = 0.35 Lista dziewiȩciu argumentów

11 Ć/ Właściwa gwiazda i odległość od niej (10) Wiȩkszość gwiazd znajduje siȩ w układach podwójnych. Orbity planet w takich układach s a dalekie od kołowych i zmienne. Słońce ma bardzo małe wahania jasności, co nie jest typowe. Lista dziewiȩciu argumentów

12 Ć/ Właściwy układ planetarny (11) Układ Słoneczny z małymi skalistymi planetami blisko Słońca i gazowymi olbrzymami daleko, jest bardzo nietypowy. Taka struktura Układu jest jednak ważna dla bezpieczeństwa życia na Ziemi grawitacja Jowisza wpływa na zachowanie siȩ ateroidów i komet. Miało to znaczenie w przeszłości, gdy Jowisz był bliżej Słońca i słał na proto-ziemiȩ lodowe głowice komet. Ma też i obecnie Jowisz jest systemowym odkurzaczem, zapobiegaj acym zbyt czȩstym uderzeniom asteroid wziemiȩ. Lista dziewiȩciu argumentów

13 Ć/ Stabilna orbita (12) Układ Lista dziewiȩciu argumentów

14 Ć/ Rozmiar planety (13) Lista dziewiȩciu argumentów

15 Ć/ Płyty tektoniczne (14) Lista dziewiȩciu argumentów

16 Ć/ Duży Ksiȩżyc (15) Merkury i Wenus nie maj a satelitów, Mars ma bardzo niewielkie. Ksiȩżyc powstał po uderzeniu w Ziemiȩ dużej planetoidy. To nadało Ziemi ruch szybki ruch obrotowy i nachylenie osi. Szybki ruch obrotowy redukuje dzienne wahania temperatury. Gdyby nachylenie osi było wiȩksze, klimat zmieniałby siȩ drastycznie z porami roku. Gdyby było za małe, nie byłoby pór roku. Ksiȩżyc stabilizuje nachylenie osi. Duże i chaotyczne wahania nachylenia byłyby zabójcze dla życia. Bez Ksiȩżyca nie byłoby przypływów ani oceanu, ani skorupy i wnȩtrza Ziemi. Istnienie Ksiȩżyca było kluczowe dla rozwoju nauki. 1. Zmierzenie odległości 2. Zrozumienie zaćmień 3. Jabłko Newtona 4. Program Apollo Lista dziewiȩciu argumentów

17 Ć/ Stabilna atmosfera (16) Aditya Chopra and Charles H. Lineweaver; The Case for a Gaian Bottleneck: The Biology of Habitability; ASTROBIOLOGY Volume 16, Number 1, 2016 Lista dziewiȩciu argumentów

18 Ć/ Właściwy czas ewolucji (17) Lista dziewiȩciu argumentów 8

19 Ć/ Pytanie Fermiego (18)

20 Ć/ Sygnały: problem dostosowania czasów (19)

21 Ć/ Sygnały: problem kodowania sztuczności (20) Sygnał musi być w oczywisty sposób sztucznego pochodzenia: nie w tym sensie, że zawiera niezwykły ci ag znaków (bitów), ale dlatego, że samo istnienie takiego naturalnego sygnału było by fundamentalnie niemożliwe (sprzeczne z prawami fizyki). Pamiȩtajmy o pulsarach!

22 Ć/ Sygnały: problem nośnika (21)

23 Ć/ Co to s a fale grawitacyjne? (22) Newton: Grawitacja jest sił a, propaguje siȩ natychmiastowo. Maxwell: Światło jest fal a elektromagnetyczn a. Jego propagacja opisana jest równaniem falowym i zachodzi z prȩdkości a światła. Einstein: Grawitacja jest efektem geometrycznym wynika z krzywizny czasoprzestrzeni. Małe zaburzenia geometrii propaguj a siȩ zgodnie z równaniem falowym. Rozchodz a siȩ z prȩdkości a światła.

24 Ć/ Nasza technologia obecna: LIGO/Virgo (23)

25 Ć/ Przyszła technologia: LISA (24)

26 Ć/ Sensitivity LIGO & LISA (25)

27 Ć/ Wyj atkowe miejsce: centrum Galaktyki (26)

28 Ć/ Wyj atkowe miejsce: centrum Galaktyki (27)

29 Ć/ Wyj atkowe miejsce: centralna czarna dziura SgrA* (28)

30 Ć/ Centralna czarna dziura SgrA* i SYGNALISTKA (29)

31 Ć/ Centralna czarna dziura SgrA* i SYGNALISTKA (30)

32 Ć/ SYGNALISTKA: potrzeby energetyczne (31) 1. Sygnał Sygnalistki: fundamentalnie sztuczny 2. Orbita Sygnalistki: w specjalnym miejscu (ISCO) 3. Czas życia Sygnalistki: kilka miliardów lat 4. Zasilanie Sygnalistki: naturalne, bez serwisu 5. Detekcja Sygnalistki: anteny typu LISA w typowej odległości 7-9 kpc

33 Ć/ Potrzeby technologiczne i energetyczne (32) Czȩstość fali grawitacyjnej emitowanej przez obiekt na ISCO, f 10 3 [Hz], mieści siȩ w najlepszym zakresie czułości LISA. Moc promieniowania grawitacyjnego Sygnalistki o masie Jowisza na ISCO, L [erg/sec]. Tyle trzeba dostarczać z zewn atrz dla zrekompensowania utraty energii orbitalnej i utrzymania Sygnalistki na ISCO. Spowalnianie rotacji gwiazdy neutronowej może zapewnić dopływ potrzebnej mocy przez kilka miliardów lat. Sygnał w odległości 25,000 ly zintegrowany przez rok, wystaje ponad poziom szumu, SNR 20, co jest dużo powyżej progu detekcji. Sygnalistka o masie M ma SNR 10 3 ale potrzebuje zasilania erg/sec. To jest 10 5 M w ci agu miliarda lat (E = mc 2 ). Sygnalistka musi mieć gȩstość > 10 6 g/cm 3, aby nie została rozerwana przez siły przypływowe centralnej czarnej dziury. Jowisza trzeba ścisn ać do 100 mniejszych rozmiarów aby uzyskać obiekt o tej gȩstości.

34 Ć/ Potrzeby metafizyczne (33)

35 Ć/ Potrzeby metafizyczne (34)

36 Ć/ Tȩsknota za Obcymi (35)

37 Ć/ Tȩsknota za Obcymi (36)

38 Ć/ (37)

39 Ć/ (38)

40 Ć/ (39)

41 Ć/ (40)

42 Ć/ (41)

43 Ć/ (42)

44 Ć/ * (43)

45 Ć/ (44)