Pátrání po mimozemských civilizacích se už desítky let soustředí na hledání úzkopásmových rádiových signálů, které by příroda sama vytvořila jen stěží. Nová studie však naznačuje, že právě tato strategie může být až příliš svazující..

Cestou vesmírem se totiž signál může natolik změnit, že ho naše algoritmy vyhodnotí jako obyčejný šum. A priori to samozřejmě neznamená, že jsme už zachytili pozdrav od mimozemšťanů, avšak mohli jsme některé zajímavé signály jednoduše přehlédnout.

Pátrání po mimozemských civilizacích je založeno na jednoduché úvaze. Pokud někde ve vesmíru existuje technologicky vyspělá společnost, pravděpodobně bude využívat rádiové vysílání. Vědci proto už od 60. let minulého století naslouchají obloze a hledají signály, které se výrazně liší od všeho, co vytváří příroda.

Největší pozornost přitahují takzvané úzkopásmové signály, tedy velmi úzké špičky na jediné frekvenci. Takto přesně soustředěné rádiové vlny totiž nevznikají běžnými astrofyzikálními procesy, a pokud by je teleskopy zachytily, mohly by čistě teoreticky představovat technosignaturu, tedy možný důkaz existence vyspělé civilizace.

Právě na takové signály jsou dnes optimalizovány algoritmy, které procházejí obrovské objemy dat z radioteleskopů. Nová studie astronomů ze SETI Institute však upozorňuje, že tím můžeme přehlížet něco podstatného.

„Pátrání v rámci SETI bývá často optimalizováno pro extrémně úzké signály. Pokud je ale signál pozměněn prostředím kolem své domovské hvězdy, může klesnout pod naše detekční limity.“ vysvětluje hlavní autor studie Vishal Gajjar ze SETI Institute.

Představa, že se rádiový signál po vyslání jednoduše šíří prázdným vesmírem až k Zemi, je trochu zavádějící. Ve skutečnosti musí nejprve projít bouřlivým prostředím své domovské hvězdy, kterou obklopuje proud nabitých částic známý jako hvězdný vítr a oblast vyplněná řídkým plazmatem, tedy směsí volných elektronů a iontů.

Právě zde může dojít k tomu, že se původně dokonale ostrý signál začne deformovat. Turbulence v plazmatu i výrony koronální hmoty mění jeho vlastnosti a rozprostřou energii do širšího pásma frekvencí. Místo výrazné špičky, kterou dnešní algoritmy snadno rozpoznají, vznikne mnohem širší a slabší stopa, která se snadno ztratí v přirozeném rádiovém šumu. Zjednodušeně řečeno se tak trochu rozplizne.

Zajímavé přitom je, že vědci tento efekt neodvozovali pouze z teoretických modelů, ale využili i rozsáhlá měření rádiových přenosů ze sond pohybujících se ve Sluneční soustavě, na nichž ověřili, jak plazma ovlivňuje úzkopásmové signály.

Teprve poté výsledky přenesli do prostředí cizích hvězd a vytvořili model, který umožňuje odhadnout, jak silné zkreslení lze očekávat u různých typů hvězd i na různých rádiových frekvencích.

Podle autorů studie nebude zkreslení signálu u všech hvězd stejně silné. Největší potíže představují červení trpaslíci, tedy malé a chladné hvězdy spektrální třídy M. Jak jejich název napovídá, nejedná se o žádné hvězdné giganty, zároveň však tvoří přibližně tři čtvrtiny všech hvězd v Mléčné dráze.

Právě kolem nich astronomové objevili velké množství kamenných exoplanet, z nichž některé leží v obyvatelné zóně. Jsou proto jedním z hlavních cílů programu SETI i dalších projektů zaměřených na hledání života.

Jak to tak ale u trpaslíků chodí, bývají často vzteklí a bouřliví červení trpaslíci nejsou výjimkou. Jejich silná magnetická pole vyvolávají časté erupce, výrony koronální hmoty i intenzivní hvězdný vítr.

To znamená, že rádiový signál musí projít mnohem neklidnějším prostředím než například v okolí našeho Slunce. Simulace ukázaly, že právě u těchto hvězd může být rozšíření signálu natolik výrazné, že se z úzké frekvenční čáry stane nevýrazný a rozmazaný útvar, který současné algoritmy snadno přehlédnou.

Při pozorování kolem frekvence 1 GHz by více než 30 % sledovaných systémů, a to převážně právě červených trpaslíků, rozšířilo signál o více než 10 Hz, zatímco během silné hvězdné erupce může být zkreslení ještě řádově vyšší.

To ale neznamená, že jsme už mimozemšťany slyšeli, autoři studie jsou v tomto směru velmi opatrní. Jejich práce netvrdí, že lidstvo už zachytilo zprávu od mimozemské civilizace, ani že některý z dosud zaznamenaných signálů má umělý původ.

Ukazuje jen, že způsob, jakým dnes data vyhodnocujeme, může být příliš konzervativní. Pokud algoritmy hledají téměř výhradně dokonale úzkopásmové signály, mohou automaticky vyřadit vysílání, které cestou vesmírem prošlo natolik silným zkreslením, že už původní podobu ztratilo.

Takový signál pak splyne s běžným rádiovým šumem a nikdy se nedostane do užšího výběru kandidátů.

Výsledky proto naznačují, že by stálo za to přehodnotit nejen budoucí pozorování, ale možná i část archivních dat. Moderní metody zpracování signálu nebo algoritmy využívající umělou inteligenci by mohly odhalit vzory, které starší software považoval za bezvýznamné.

„Nejde jen o hledání slabších signálů. Jde o hledání správného typu signálu,“ shrnuje spoluautor studie Jean-Luc Margot z Kalifornské univerzity v Los Angeles (UCLA). Pokud mají vědci zvýšit šanci na objevení technosignatur, budou se muset naučit naslouchat vesmíru méně předpojatým způsobem.

Nová studie neobrací dosavadní pátrání po mimozemských civilizacích vzhůru nohama, může ale změnit způsob, jakým budou vědci vyhodnocovat získaná data. Místo hledání pouze dokonale úzkopásmových signálů by se algoritmy mohly naučit rozpoznávat i jejich deformované podoby.

To je důležité zejména proto, že objem dat z radioteleskopů neustále roste a jejich ruční analýza je už prakticky nemožná. Budoucnost proto pravděpodobně bude patřit pokročilým metodám zpracování signálu a systémům využívajícím umělou inteligenci, které dokážou odlišit skutečně zajímavé kandidáty od přirozeného kosmického šumu.

Umělá inteligence zároveň může propátrat i archivy a v nich uložené signály zachycené v minulosti.

Studie navíc přichází ve chvíli, kdy se chystá spuštění nových nebo modernizovaných radioteleskopů, mimo jiné Allen Telescope Array v Kalifornii nebo budovaný Square Kilometre Array (SKA) v Austrálii a Jihoafrické republice.

Ty budou zachycovat data v dosud nepředstavitelném množství i kvalitě. Pokud se podaří nové poznatky zapracovat do jejich vyhledávacích algoritmů, mohou astronomové objevit signály, které by ještě před několika lety zůstaly bez povšimnutí.