Il Tredicesimo Cavaliere

Scienze dello Spazio e altre storie

Astroingegneria, nuova frontiera del SETI

L’anno scorso il programma New Frontiers in Astronomy & Cosmology, creato dalla John Templeton Foundation per distribuire borse di studio, ne ha assegnate tre con un orientamento che Clément Vidal definirebbe Zen-SETI.

Kardashev( nella foto: Nikolai Kardashev, astronomo russo)

L’idea di cercare tra i dati astronomici già disponibili e fare nuove osservazioni per rilevare possibili segni di una civiltà extraterrestre al lavoro non è nuova, e nell’articolo precedente abbiamo dato un’occhiata al contributo anticipatore di Freeman Dyson. Carl Sagan and Josif Shklovskii fanno anch’essi parte di una discendenza che possiamo estendere all’indietro almeno fino agli inizi del ventesimo secolo.

Questi ultimi riconoscimenti dimostrano una tendenza crescente affinché il SETI allarghi i suoi orizzonti verso nuove direzioni. La squadra di Jason Wright (Pennsylvania State University), alla quale si aggiungono  i colleghi  Steinn Sigurðsson and Matthew Povich, sta per dare inizio ad una ricerca per le Sfere di Dyson che, se osservate in una lontana galassia colonizzata da una civiltà di tipo Kardashev III, dovrebbero mandare un’inequivocabile firma nell’infrarosso. Potremmo rintracciare un dato simile fra quelli ricevuti  dal WISE, il satellite per l’osservazione dell’infrarosso, attualmente operativo in orbita terrestre?

E riguardo a Kepler, quali novità? Lucianne Walkowicz, della Princeton University, ha vinto una delle tre borse di studio in palio nel 2013 per la sua ricerca di indizi di origine tecnologica o almeno artificiale attorno a stelle lontane. Il terzo vincitore è stato il cacciatore di pianeti extrasolari Geoff Marcy (UC-Berkeley), che ha lavorato con Andrew Howard (University of Hawaii) and John Johnson (Caltech) sui dati di Kepler. Quando Clément Vidal scrive del SETI come di un programma dedicato all’osservazione piuttosto che alle comunicazioni (in The Beginning and the End, Springer, 2014), egli dà una forte spinta ai principi che stanno dietro a queste ricerche.

Quello di Vidal è un libro ricco e densamente costruito, ecco perché in questi ultimi giorni ho tentato  di estrarne alcune idee chiave fra quelle più attinenti con ciò che facciamo a Centauri Dreams. I primi capitoli sono dedicati soprattutto a costruire una punto di vista che sia coerente con le ultime tendenze della cosmologia, e Vidal fa congetture non solo sulle teorie del “multiverso”, ma anche su un ruolo per la vita nel cosmo che includa la cosmogenesi, cioè la creazione di nuovi universi. Viene subito in mente Olaf Stapledon, perché l’ambiziosa fuga in avanti di Vidal verso nuovi ambiti intellettuali mi ricorda tanto lo scrittore inglese. Questi si sarebbe sentito a casa con le idee di Vidal di una selezione cosmologica artificiale, che si rifanno, estendendole, a idee proposte originariamente da un altro pensatore profondamente creativo, Lee Smolin.

Maccone

(nella foto Claudio Maccone, Chair of the IAA SETI Permanent Committee, lo scienziato italiano più influente in ambito SETI)

 

I Buchi Neri e il loro uso

Cosa possiamo dire, ad esempio, dei buchi neri in un contesto SETI? Prima di tutto offrono l’opportunità di avvalersi di una delle più potenti lenti gravitazionali esistenti. Claudio Maccone ha scritto a proposito del potenziale dei buchi neri  posizionati nel centro delle galassie simili alla Via Lattea, che vengono circondati da sciami di stazioni d’osservazione allineate con bersagli sparsi in tutto l’universo. Del resto, l’effetto che ha la lente gravitazionale sulle radiazioni elettromagnetiche nei pressi di un buco nero è così intenso che si potrebbe allestire un apposito canale di comunicazione intergalattico su lunghissime distanze (aspettare le risposte sarà tutt’altra faccenda).
Ma i buchi neri offrono ben altro. Nella loro qualità di oggetti più densi tra quelli noti nell’universo, essi possono soddisfare le esigenze di una civiltà di tipo Kardashev III posta di fronte alla continua necessità di sostenere i propri consumi energetici. Vidal esamina la letteratura sull’argomento cominciando da Roger Penrose, che immaginava l’estrazione dell’energia di rotazione di  un buco nero tramite l’iniezione di materia, e proseguendo con altri scienziati che elaborarono i dettagli di come estrarre energia da buchi neri roteanti (la bibliografia è vasta e abbastanza buona). Ma ecco un’altra possibilità: raccogliere energia dalle onde gravitazionali generate dalla collisione fra buchi neri o addirittura manipolare la fusione di alcuni dei più piccoli. In tempi recenti Louis Crane ha studiato i piccoli buchi neri come fonte di energia, perché questi oggetti convertono materia in energia (la radiazione di Hawking) ad alti livelli di efficienza.

Ci sono anche usi computazionali per i buchi neri  che ci spingono fino ai confini dell’informatica con la teoria degli “ipercomputer”, i quali ricorrono ad effetti relativistici per dilatare il tempo in prossimità dei buchi neri. Le idee filosofiche di Vidal a proposito di una selezione cosmologica artificiale partono dall’ipotesi che una civiltà di tipo Kardashev III possa imparare ad usare i buchi neri per creare interi universi nuovi di zecca. Comunque si veda la questione, l’idea che  se ne trae è che, per una varietà di ragioni, i buchi neri dovrebbero essere una sorta di calamita per l’intelligenza. Vidal vuole sapere come si potrebbero presentare le manifestazioni osservabili di questi utilizzi. Si riuscirebbe a rilevarli?

Sorgenti di energia per civiltà avanzate

Ma non dobbiamo limitare la nostra ricerca ai soli buchi neri. Se estrarre energia dal sottile disco di accrescimento attorno a un buco nero rotante potrebbe essere una delle più efficienti fonti di energia che si possa immaginare, possiamo anche cercare simili configurazioni attorno a stelle di neutroni o nane bianche. Ecco quindi una domanda chiave: potrebbe una civiltà imbrigliare l’energia della propria stella a un livello di efficienza che si avvicini alla densità dei buchi neri? L’interessante famiglia dei sistemi binari chiamati “stelle doppie a raggi X”, per via della loro caratteristica emissione elettromagnetica, meriterebbe, secondo Vidal, la nostra attenzione come un possibile segno di un sistema astrofisico artificiale. Ce ne sono altre, inclusa una grande varietà di stelle doppie a contatto dove le stelle scambiano tra loro materia ed energia in modi complicati. Vidal presuppone che queste binarie siano oggetti naturali, ma non vuole escludere la possibilità che almeno in qualcuna di loro potremmo vedere qualcos’altro in azione. E qui vorrei citare direttamente l’autore:

Wise(nell’immagine: il telescopio orbitale WISE)

“L’accrescimento è un processo astrofisico nella formazione dei pianeti e delle galassie che si verifica dovunque, quindi si potrebbe obiettare che tutti i sistemi binari potrebbero semplicemente essere sempre naturali. Ma lasciate che vi presenti un’analogia. La fissione si trova nei processi naturali così come la fusione, che è uno dei processi energetici di base nell’evoluzione stellare. Eppure l’uomo cerca di copiarle entrambe, e sicuramente trarrebbe grande beneficio se potesse averle sempre sotto controllo. Quindi non è perché sia noto che un certo processo possa verificarsi in natura, che il suo uso in un dato caso non possa essere sotto controllo intelligente. In effetti, la questione potrebbe essere ancora più complessa. La formazione di lampi a raggi-X potrebbe essere naturale, ma gli extraterrestri potrebbero assumerne il controllo successivamente, proprio come un fiume che scorre giù da una montagna è una sorgente di energia gravitazionale che gli uomini possono imbrigliare con impianti idroelettrici.“
In altre parole, c’è un’ampia varietà di sistemi stellari binari, in cui troviamo dischi di accrescimento che potrebbero fornire utili fonti di energia a una civiltà avanzata. Vidal ha creato il termine “stellivoro“ per descrivere una civiltà che potrebbe “cibarsi“ delle stelle. Più precisamente:

“Si tratta di una civiltà extraterrestre in grado di usare l’energia stellare (e quindi del tipo Kardashev II), nella configurazione di una binaria lenta, (non-conservative transient) con disco di accrescimento… in cui la primaria densa… sia un pianeta, una nana bianca, una stella di neutroni o un buco nero”.

E infatti Vidal cita il romanzo di Stapledon Star Maker per dimostrare che l’idea di estrarre energia da un sistema binario non è nuova. E un giorno la nostra civiltà potrebbe proprio dirigersi  verso uno scenario ipotetico di questo tipo. Man mano che le nostre tecnologie funzionano secondo scale sempre più piccole e dense e noi avanziamo lungo la progressione di Kardashev, usando così sempre più energia, alla fine ci troveremo in debito di energia anche se dovessimo coprire tutta la superficie terrestre con pannelli solari. Così portiamo la Terra più vicina al Sole (è una nozione di Stapledon) per ottenere più energia, mentre i nostri discendenti si trasformano in esseri postbiologici. Ma abbiamo bisogno di ancor più energia, così gli ingegneri stellari costruiscono un disco di accrescimento attivo dal Sole trasformando quello che era stata la specie umana in una civiltà stellivora. La densità della Terra evoluta ora si avvicina a quella di una nana bianca, e il nuovo sistema binario assomiglia a quello che nei nostri dati vediamo come una variabile cataclismica, un sistema binario con una nana bianca come componente. Vidal:

clement-vidal2(nella foto: Clément Vidal)

“ Se tali sistemi binari sono stellivori, allora dovremmo trovare che le loro versioni primitive estraggono energia da una stella accoppiata ad un pianeta che non è denso se paragonato  a una nana bianca, a una stella di neutroni o a un buco nero. Ciò avverrebbe a un tasso di accrescimento più contenuto, così l’accrescimento planetario è una delle predizioni concrete derivabili dall’ipotesi stellivora (e in effetti di recente sono state scoperte interazioni tra stelle e pianeti).”

L’ipotesi di Vidal dell’esistenza delle stellivore ci lascia intravvedere un’astrofisica delle alte energie da un punto di vista astrobiologico. Solo congetture? Certo, ma Vidal è un filosofo per il quale giocare con le idee è coinvolgente come il fluire delle note in una fuga di Bach. Piuttosto che rivendicare l’esistenza di civiltà stellivore, egli offre dati su un’ampia varietà di sistemi binari e la possibilità di estrarne energia, fornendo previsioni su cosa potremmo vedere se tali civiltà esistessero. Viene presentata un’agenda dell’astrobiologia delle alte energie che propone specifiche ricerche (…..).

Per concludere, l’idea della stellivora è il modo in cui Vidal descrive la nuova direzione del SETI, un esempio concreto di come possiamo studiare dei corpi celesti di cui possediamo i dati cercandovi tracce di ingegneria extraterrestre. Costruire un robusto bagaglio teorico per tali ricerche è il fulcro di The Beginning and The End, i cui principi sono espressi e messi a punto dalle ricerche SETI ancora in corso menzionate all’inizio di questo articolo. Come nel caso del Progetto Ozma dei primi tempi del SETI, noi non possiamo sapere cosa troveremo finché non diamo il via alla ricerca effettiva. Trovare culture del tipo Kardashev II o III, o ciò che ne rimane, ci mostrerebbe quello di cui la vita intelligente è capace, facendo al contempo sorgere la domanda ormai familiare su quanto a lungo una specie tecnologica possa sperare di sopravvivere.

traduzione ed editing di ROBERTO FLAIBANI e DONATELLA LEVI

Titolo originale: A Test Case for Astroengineering di Paul Gilster

pubblicato su Centauri Dreams il 30 ottobre 2014

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19 gennaio 2015 Posted by | Astrofisica, Fantascienza, Radioastronomia, Scienze dello Spazio, SETI | , , | 2 commenti

I presupposti teorici del SETI

ZenSetiLibro Questo articolo fa seguito al precedente  Lo Zen del SETI e porta avanti l’esame dei principi teorici del SETI, che si concluderà tra breve con un terzo post sull’astroingegneria e i buchi neri.(RF)

Se tentassimo di ampliare i confini della ricerca di vita extraterrestre intelligente, come dovremmo procedere? Avere una mente speculativa è essenziale, e una delle gioie della fantascienza è la capacità di muoversi senza porsi dei limiti attraverso uno spazio immaginario, elaborando le possibili conseguenze dei più diversi scenari. Ma occorre stabilire delle priorità, ed è per questo che Freeman Dyson concepì l’idea di cercare esempi cospicui di tecnologie create da intelligenze extraterrestri. Non ci stupisce dunque che il termine “Dysonian SETI” sia usato per descrivere il metodo con il quale tale ricerca può procedere.

La cosiddetta “Sfera di Dyson” ne è un esempio. Immaginiamo una civiltà enormemente più antica e tecnologicamente più avanzata della nostra che decida di ottimizzare la quantità di energia estraibile da una stella. Sebbene la Sfera sia talvolta descritta come una sorta di guscio che circonda completamente una stella, l’idea di Dyson è meglio raffigurabile come uno sciame di ordigni che assorbono dalla stella quanta più energia possibile. Tra le diverse varianti spicca il “ringworld”  immaginato da Larry Niven nel romanzo che porta lo stesso nome. Un’opera di mega-ingegneria come questa emetterebbe una firma astronomica caratteristica. Perfino una stella completamente racchiusa in un guscio potrebbe essere rilevata grazie alle sue emissioni nella gamma dell’infrarosso, ed è qui infatti che in passato sono state condotte le ricerche delle Sfere di Dyson.

Una civiltà potente costruirebbe davvero oggetti simili? È una domanda chiave e, come fece notare Clément Vidal nel suo libro The Beginning and the End (Springer 2014), il documento di Dyson del 1966 sull’argomento partì dal presupposto che un’intelligenza aliena si servirebbe di una tecnologia che noi saremmo in grado di comprendere. L’idea è stata giustamente tacciata di antropocentrismo, e perfino lo stesso Dyson la definì “totalmente irrealistica” . Ma dobbiamo pur fissare un qualche punto di partenza, accettando la prospettiva assai realistica che una civiltà davvero avanzata opererebbe secondo modalità che imitano i processi naturali. Sviluppare criteri basati su ciò che effettivamente comprendiamo ci offre almeno una chiave per studiare cose che vediamo nei nostri dati astronomici e che potrebbero segnalare la presenza di opere di astroingegneria. Siamo limitati dal nostro livello di conoscenza scientifica, ma dobbiamo comunque usarlo.

Come ho detto in passato, il SETI Dysioniano (oppure lo Zen SETI di Vidal), non  è in conflitto con i precedenti metodi di ricerca SETI (radio e ottico).  Cercando nei nostri dati astronomici segni evidenti di tecnologia al lavoro, lo Zen SETI abbandona del tutto l’idea del SETI come tentativo di intercettare comunicazioni intenzionali, cercando invece di identificare anomalie su vasta scala che ci possano mostrare un’altra civiltà in azione. Questa forma di SETI ci permette di dirigere le nostre indagini non solo verso la nostra galassia, ma anche verso qualsiasi oggetto astronomico osservabile con i nostro telescopi. Come detto in precedenza, tutto questo somiglia un po’ all’archeologia, con possibili scoperte che potrebbero essere vecchie di migliaia di anni.

Così, mentre il SETI tradizionale prosegue con la sua ricerca pur sempre valida, nuove forme di SETI allargano lo spazio di ricerca e ci danno modo di interrogarci sulle basi filosofiche dei nostri assunti. Dovremmo, per esempio, dare per scontato che stiamo cercando forme di vita basate sul carbonio e l’acqua? Vidal segnala una definizione della vita del 1980, dovuta a Gerard Feinberg e Robert  Shapiro (in Life Beyond Earth, ed. Morrow), che descrive la vita stessa come una serie di sistemi altamente ordinati di materia ed  energia “caratterizzati da cicli complessi che conservano o aumentano gradualmente l’ordine del sistema attraverso lo scambio di energia con l’ambiente.”

clement-vidal2(nella foto: Clément Vidal)

Commenta Vidal: “Si noti l’estrema genericità di tale definizione. Carbonio, acqua e DNA non sono nemmeno nominati. Ciò che rimane sono scambi energetici che portano a un incremento di ordine. Liberi da presupposti limitanti (come l’acqua e il carbonio), i due autori immaginano esseri che vivono in colate laviche, nel magma terrestre, o sulla superficie di una stella di neutroni, un’idea, quest’ultima, che fu  esplorata non  solo dagli scrittori di fantascienza… ma anche dallo scienziato Frank Drake.”

Il riferimento alla fantascienza allude a Dragon’s Egg di Robert Forward (Ballantine, 1980), un intenso racconto condotto con l’abituale passione dall’autore. Meno conosciuto è l’articolo di Drake, Life on a  Neutron Star, (uscito in Astronomy – vol.1, n.5 –  1973), che si trova ancora sepolto tra pile di vecchie riviste in un armadio qui in ufficio. Lo ricordo volentieri come uno di quegli scritti che ti aprono la mente e ti fanno vedere il mondo in modo differente; ti rendi conto di quanto tu sia un prodotto del tuo stesso ambiente, e allora ti metti a pensare a quanti ambienti ci sono là fuori…

Il campo che si apre alle congetture è vasto. Robert Freitas ha scritto perfino che potrebbero esistere metabolismi di sistemi viventi basati sulle quattro forze fisiche fondamentali, cioè l’interazione nucleare debole, quella forte, l’elettromagnetismo e la gravitazione. Dovremmo anche considerare la possibilità (o la probabilità?) che una civiltà avanzata sia composta in buona parte da esseri postbiologici. Vidal ci ricorda quante generazioni di computer si sono succedute nel corso delle nostre vite, con il computer molecolare tridimensionale come possibile successore degli attuali circuiti integrati. E si chiede come si muoverebbe un ricercatore informatico degli anni ‘40 nel mondo digitale di oggi. Sarebbe in grado di riconoscere e comprendere gran parte della nostra tecnologia?

Vidal aggiunge: “La morale della storia è che nel SETI la materia non ha poi così (tanta ) importanza. Ciò che conta è l’abilità nel manipolare l’energia della materia e l’informazione, non il substrato materiale in sé. La tesi a favore dell’ipotesi postbiologica è alquanto plausibile….. Abbandonare l’ipotesi che gli extraterrestri usino un substrato biologico come carbonio, acqua, molecole del DNA o proteine permette di concentrarci sulla teoria dei sistemi funzionali, che punta a essere indipendente da uno specifico substrato materiale. Ciò rende questa  teoria dei sistemi il campo di ricerca interdisciplinare per eccellenza e anche uno strumento indispensabile in astrobiologia e nel SETI.”

Forse questi estratti danno un’idea di quanto provocatorio sia questo studio densamente scritto, e quanto spesso esso metta in discussione i presupposti della astrobiologia. Vidal ritiene in effetti che un’analisi stringente del SETI  possa contribuire a liberarci da quei presupposti che si applicano solo alla vita terrestre così da tentare di scoprire quali siano le caratteristiche essenziali della vita in quanto tale. Egli è alla ricerca di concetti relativi ai sistemi viventi, e magari anche intelligenti, che possano essere validi anche in ambiti extraterrestri, mentre noi rendiamo i nostri criteri sempre più aderenti allo studio dei dati astronomici anomali.

Freeman_Dyson(nella foto: Freeman Dyson)

Quali tipi di scoperte possiamo sperare di fare qualora esista davvero un qualcosa come un’astroingegneria su scala interstellare? Oltre alle già menzionate Sfere di Dyson , potremmo rilevare vasti scavi minerari nelle cinture di asteroidi di sistemi esoplanetari? E che dire delle stelle anomale, di gran lunga troppo giovani per stare nelle regioni dove le abbiamo trovate, oppure di quelle che mostrano spettri non abituali, possibili indicatori di civiltà che cercano di prolungare il ciclo della fusione dell’idrogeno nel proprio sole? Come ho già detto, i lettori possono vedere un sommario delle recenti idee sull’argomento nel mio articolo intitolato Distant ruins, apparso su Aeon.

Tra breve concluderò la discussione su [questa parte di] The Beginning and the End con l’opinione di Vidal sul possibile candidato per quella che possiamo definire “astrobiologia delle alte energie”, un fenomeno abbastanza interessante da richiamare l’attenzione dei teorici del SETI dysoniano. Vorrei però subito chiarire che il valore di questo libro non è in uno specifico candidato SETI, ma nel contesto molto più vasto che Vidal offre alla ricerca umana di altre civiltà, un contesto che sfida i lettori a mettere in discussione il proprio punto di vista su quale sia il posto degli esseri intelligenti nell’Universo.

 

traduzione ed editing  ROBERTO FLAIBANI

DONATELLA LEVI

FONTI:

Original Title:  “Examining SETI Assumptions” written by Paul Gilster on October 28, 2014 and published on Centauri Dreams. The original Dyson paper covering a broadened search for ETI is “The Search for Extraterrestrial Technology,” in Marshak, R.E. (ed.) Perspectives  in Modern Physics (Wiley, 1966), pp. 641-655.

 

5 gennaio 2015 Posted by | Astrofisica, Astronautica, Fantascienza, Radioastronomia, Scienze dello Spazio, SETI, Volo Interstellare | , , , | 2 commenti

   

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