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¿Podemos encontrar exoplanetas (y posiblemente vida extraterrestre) enviando ondas de baja frecuencia hacia ellos?

Observatorio ALMA (Atacama Large Millimiter / subillimiter Array). Crédito: ESO / C. Malin, Fuente.

Si se pudieran emitir rayos X y rayos de radio desde agujeros negros y similares en el espacio interestelar, entonces se podrían emitir ondas de baja frecuencia en el extremo medio a bajo del espectro desde rayos de alta energía en la Tierra y luego ser detectadas por telescopios. como un submarino. ¿Estás buscando planetas? ¿Vida extraterrestre y sobre la vida más allá de la Tierra?

Esa es una gran pregunta y creo que mucha gente lo ha pensado. Para responder a esta pregunta, primero me gustaría discutir el origen de los rayos X, las emisiones de radio, las firmas de exoplanetas y la vida extraterrestre (formas de vida que residen fuera de nuestro sistema solar). Luego, podemos pensar en cómo descubrir exoplanetas y vida extraterrestre utilizando telescopios u otras instalaciones.

Impresión artística de un disco de acreción que rodea un agujero negro. Crédito: ESA / NASA, fuente.

Las emisiones de rayos X y radio de los agujeros negros se emiten desde los discos de acreción alrededor de los agujeros negros. Entonces, ¿qué es un disco en desarrollo? Un agujero negro es un cuerpo muy denso cuya fuerza gravitacional es tan fuerte que la luz no puede escapar de él dentro de un cierto radio (también llamado radio de Schwarzschild). Debido a la incapacidad de la luz para escapar del agujero negro en sí, no podemos detectar el “Luz emitida por agujeros negros” usando telescopios. Sin embargo, después de este rayo, la materia como el gas y el polvo puede sobrevivir y ser detectada. El gas restante orbita los agujeros negros al igual que la Tierra orbita alrededor del sol. Debido a que hay muchas partículas de gas que orbitan alrededor de un agujero negro, este forma un disco cuyo borde interior es constantemente acumulado por el agujero negro y, por lo tanto, se llama discos de acreción.

Las partículas de gas en los discos de acreción se mueven violentamente debido al cambio brusco en la fuerza gravitacional con la distancia a los agujeros negros. El movimiento violento da como resultado la fricción entre dos partículas de gas cercanas, lo que provoca la liberación de calor y, en última instancia, una temperatura muy alta en los discos de acreción (alrededor de un millón de kelvin para un agujero negro supermasivo, el agujero negro en el centro de las galaxias). . A esta alta temperatura, los átomos se convierten en iones y liberan sus electrones. Estos electrones libres interactúan entre sí y emiten emisión libre (emisión de calor) en rayos X.

Por otro lado, la emisión de radio surge de las interacciones de los electrones y el fuerte campo magnético inducido por el movimiento de iones en los discos de acreción. Los electrones orbitan las líneas del campo magnético y emiten radiación de longitud de onda de radio (también llamada radiación de sincrotrón).

Vista en vivo de los exoplanetas alrededor de la estrella HR8799. Fuente: NASA / JPL-Caltech / Palomar Observatory, Source.

A diferencia de los agujeros negros, cuyas firmas pueden detectarse fácilmente por su emisión, los exoplanetas a menudo se identifican mediante métodos indirectos. Hay tres métodos principales de identificación: velocidad radial, tránsito e imágenes en vivo. Todos ellos incluyen observaciones sobre la diferencia de luz (principalmente visible e infrarroja cercana) a lo largo del tiempo. El método de velocidad radial mide la oscilación de la estrella anfitriona de un planeta debido a la perturbación gravitacional de los planetas. El evento de tránsito ocurre cuando los planetas se cruzan frente a la estrella, al igual que un eclipse lunar cuando la luna bloquea la luz solar. Planet Hunter es un sitio web donde cualquiera puede ayudar a identificar planetas en función de sus eventos de tránsito (http://www.planethunters.org/). Finalmente, Live Photography consiste simplemente en tomar una foto en vivo de los planetas; Pero esto es un desafío porque los planetas suelen ser muy pequeños en comparación con las estrellas, y también son muy débiles. Los tres métodos son ampliamente utilizados hoy en día por los astrónomos para determinar las propiedades de los exoplanetas, como sus períodos orbitales, el tamaño de sus órbitas y sus masas y radios.

Ahora sabemos cómo encontrar un planeta, pero ¿cómo sabemos si hay vida en este planeta? El método principal consiste en examinar si un planeta tiene las condiciones adecuadas para la vida. Según nuestra única referencia a las condiciones de vida, nuestra Tierra, los astrónomos suelen buscar planetas rocosos que orbitan alrededor de su estrella anfitriona a una distancia comparable a la distancia entre la Tierra y el Sol (1 AU). Estas son las condiciones generales que creemos que necesita cualquier forma de vida, un planeta sólido (no un gigante gaseoso como Júpiter) con agua líquida. Son muchos los astrónomos que dedican su carrera a investigar y distinguir planetas en la zona habitable.

El concepto de una bola Dyson dispuesta en una estructura en forma de anillo alrededor de una estrella. Fuente

Sin embargo, la condición adecuada para la vida no significa que habrá vida. El descubrimiento directo de vida extraterrestre es difícil de lograr y confirmar. Esta es una pregunta doble: ¿Qué constituye la evidencia directa de vida y cómo la descubrimos? Según Wright et al. (2014)Hay dos ideas principales para la detección directa de vida extraterrestre. Primero, si otra civilización inteligente desarrolló una tecnología de comunicación similar a la nuestra, es posible que podamos interceptar sus señales, que pueden estar dirigidas a nosotros de forma intencionada o no. En segundo lugar, cualquier firma artificial en la señal de los descubrimientos de exoplanetas podría ser una prueba de las actividades de la vida. Dyson (1960) propuso la idea de que una civilización estaría interesada en reunir cada vez más energía para su rápido desarrollo; Por lo tanto, intentará construir una estructura para bloquear la mayor cantidad de radiación posible de su estrella anfitriona, lo que dará como resultado una «bola» alrededor de la estrella llamada «Bola de Dyson. «Tal estructura no sería necesariamente un campo perfecto. La señal del campo de Dyson podría ser detectable a través de la velocidad radial o los métodos típicos de búsqueda de exoplanetas. Pero aún no hemos encontrado ninguna evidencia directa de vida».

La segunda parte de la misión para descubrir las huellas digitales directas de la vida es cómo descubrirlas. En general, podemos emitir radiación desde la Tierra a un exoplaneta como ella sugiere y luego analizar la señal reflejada de cualquier perturbación causada por vida extraterrestre, y otra forma de hacerlo es simplemente mirando en el cielo en busca de señales de vida.

Antenas ALMA. Crédito: ALMA, fuente

Hay muchos problemas con la búsqueda activa de vida utilizando el método descrito en su pregunta. La primera es la cantidad de energía necesaria. los Atacama Gran Alcance mm / m (ALMA), El conjunto de antenas de radio más potente del mundo, puede detectar una señal de 10 millones de Jansky. Jansky es una unidad de densidad de energía por unidad de área que los astrónomos suelen utilizar porque la cantidad de energía que recibimos es mucho menor que la que encontramos en nuestra vida diaria. Jansky tiene una temperatura de aproximadamente 10-26 W / Hz / m 2. Con un pequeño rayo de ALMA, podemos recoger el rayo en el orden de 0.1 de arco (aproximadamente 0.005% del tamaño de la luna). Si tuviéramos que enviar una señal a la estrella más cercana (asumiendo que contiene planetas), Alpha Centauri, a una distancia de 4.37 años luz, nuestro rayo tendría 28 radios solares a la llegada de Alpha Centauri en comparación con el radio solar 0.02 de la Tierra. Entonces, si hubiera un planeta orbitando alfa Centauri, entonces en realidad una millonésima parte del rayo estaría presente en ese planeta. Luego, la radiación se refleja hacia nosotros. En última instancia, requeriría unos 50 millones de vatios, que es aproximadamente el 10% de la potencia de una central nuclear. Entonces, la energía requerida es enorme (pero no del todo imposible).

El segundo obstáculo, y también un problema importante, es la huella de la vida que podemos detectar con eficacia. Si podemos volver a recibir la señal del planeta que hemos estado bajo presión, aún tenemos que analizar la diferencia entre la señal original y la señal recibida provocada por civilizaciones y muchos otros factores, como la atmósfera del planeta, el medio interestelar y la atmósfera. . Estos otros factores hacen que descubrir la vida sea casi imposible a menos que haya una característica distintiva relacionada solo con la vida extraterrestre, que aún no hemos encontrado. Por lo tanto, los astrónomos buscan firmas de vida extraterrestre analizando espectros e imágenes de exoplanetas y otros lugares en lugar de enviar una señal hacia ellos.

En última instancia, la respuesta corta a su pregunta es que es poco probable que emitamos radiación energética para buscar exoplanetas o vida extraterrestre. Las emisiones recibidas pueden ser muy débiles o turbias debido a otros procesos astrofísicos. Hoy en día, los astrónomos están utilizando varios métodos para descubrir exoplanetas directa o indirectamente y lograr avances prometedores en la última década. A medida que aprendemos más sobre los exoplanetas, nos acercamos a saber cómo comenzó la vida en la Tierra y si había vida allí.

Referencia:

Mejor,

Yao Lun Yang
Utah Austin

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