LUENTO 7 Kyösti Ryynänen Seutuviikko 2014, Jämsä HAVAITTAVUUSTEKIJÖITÄ HAVAITTAVUUSTEKIJÖITÄ HAVAINTOMENETELMÄT

Transkriptio

1 LUENTO 7 Kyösti Ryynänen Seutuviikko 2014, Jämsä ELÄMÄLLE RIITTÄÄ PAIKKOJA UNIVERSUMISSA MAANULKOPUOLISEN ÄLYKKÄÄN ELÄMÄN MAHDOLLISUUS JA TODENNÄKÖISYYS ENSIMMÄISET LÖYDETYT EKSOPLANEETAT 1992 ENSIMMÄINEN NEUTRONITÄHDEN (PSR ) YMPÄRILTÄ 1995 ENSIMMÄINEN AURINGONKALTAISEN TÄHDEN (51 PEGASI) YMPÄRILTÄ 1 2 EKSOPLANEETAT HAVAITTAVUUSTEKIJÖITÄ EKSOPLANEETAT (EXTRA SOLAR SYSTEM PLANETS) OVAT HAVAINTOKOHTEINA ERITTÄIN VAIKEITA EKSOPLANEETAT OVAT KAUKANA, PIENIKOKOISIA, PIENIMASSAISIA, EIVÄT ITSE SÄTEILE VALOA, MUTTA SIJAITSEVAT KUITENKIN LÄHELLÄ MASSIIVISTA KIRKASTA (HÄIKÄISEVÄÄ) KESKUSTÄHTEÄ 3 KESKUSTÄHDEN KIRKKAUS (SPEKTRIN RIITTÄVÄ KIRKKAUS) JA ATMOSFÄÄRIN STABIILISUUS (MITTAUSTARKKUUS) EKSOPLANEETAN ETÄISYYS KESKUSTÄHDESTÄ EKSOPLANEETAN LÄMPÖSÄTEILY JA ALBEDO (HEIJASTUSKYKY) KESKUSTÄHDEN JA EKSOPLANEETAN MASSOJEN SUHDE (HEILUTTAAKO KESKUSTÄHTEÄ) EKSOPLANEETTASYSTEEMIN ORIENTAATIO (NÄHDÄÄNKÖ ESIM. SUORAAN SIVULTA) EKSOPLANEETTASYSTEEMIN KOKOONPANO RATOJEN EKSENTRISYYS 4 HAVAITTAVUUSTEKIJÖITÄ EKSOPLANEETAN KIERTOAIKA EKSOPLANEETAN SIJAINTI RADALLAAN HAVAINTOSUUNNAN EKSTINKTIO (ABSORBTIO + SIRONTA) EKSOZODIAKAALINEN VALO (EKSOPLANEETTASYSTEEMIN KAASUN JA PÖLYN MÄÄRÄ) KÄYTETYN LAITTEISTON TARKKUUS HAVAINTOGEOMETRIA (OTOLLISET SUUNNAT MAAPALLOLTA) HAVAINTO-OHJELMA (HAVAINTO-IKKUNAT) 5 HAVAINTOMENETELMÄT SÄTEISNOPEUSMITTAUS (SPEKTROMETRIA) ASTROMETRIA SAMANAIKAINEN SPEKTROMETRIA JA ASTROMETRIA EKSOPLANEETAN YLIKULKU (TRANSIT) GRAVITAATIOLINSSI (MIKROLINSSI) PULSARIN EPÄSÄÄNNÖLLISYYS (TIMING) PÖLYKIEKON TIHEYSJAKAUMA JA MUOTO SUORA EKSOPLANEETAN HAVAINNOINTI (IMAGING) RADIOSÄTEILY POLARIMETRIA 6 1

2 SÄTEISNOPEUSMITTAUS- MENETELMÄ TOISTAISEKSI MENESTYKSEKKÄIN MENETELMÄ EKSOPLANEETTOJEN LÖYTÄMISEKSI LAITTEISTO MITTAA TÄHDEN SPEKTRIN DOPPLER-SIIRTYMÄÄ VERTAILUSPEKTRI SAADAAN TELESKOOPIN JÄLKEEN VALON KULKUREITILLE ASETETUN KAASUSYLINTERIN AIKAANSAAMISTA ABSORBTIOVIIVOISTA (EDUSTAVAT NOLLANOPEUTTA) VERTAILUSPEKTRI VOIDAAN TUOTTAA MYÖS KALIBROINTILAMPUN AVULLA 7 SÄTEISNOPEUSMITTAUS EKSOPLANEETTA JA KESKUSTÄHTI KIERTÄVÄT YHTEISEN MASSAKESKIPISTEEN YMPÄRI TÄLLÖIN KESKUSTÄHTI LIIKKUU EKSOPLANEETAN RADAN KANSSA SAMANMUOTOISTA, MUTTA PALJON PIENEMPISÄTEISTÄ RATAANSA (REFLEKSIOLIIKE) MITTAAMALLA (MONTA KERTAA) KESKUSTÄHDEN NÄKÖSÄTEENSUUNTAINEN NOPEUSKOMPONENTTI, PYSTYTÄÄN TÄHDEN RATA LASKEMAAN JA EDELLEEN MÄÄRITTÄMÄÄN MINKÄLAINEN EKSOPLANEETTA TÄHDEN YMPÄRILLÄ TÄYTYY OLLA MENETELMÄLLÄ SAADAAN SELVILLE EKSOPLANEETAN MINIMIMASSA, KIERTOAIKA, RADAN EKSENTRISYYS JA PLANEETAN PAIKKA 8 LAITTEISTON TARKKUUS EKSOPLANEETTASYSTEEMIEN KESKUSTÄHTIEN SÄTEISNOPEUKSIIN AIHEUTTAMAT VAIHTELUT OVAT PIENIÄ JA SIKSI VAIKEASTI HAVAITTAVISSA ESIM. OMAN AURINKOKUNTAMME SUURIN PLANEETTA JUPITER AIHEUTTAA AURINGON LIIKKEESEEN MAKSIMISSAAN 12,4 m/s SÄTEISNOPEUSMUUTOKSEN, MAAN VAIKUTUS AURINGON LIIKKEESEEN ON 0,09 m/s SÄTEISNOPEUSMITTAUKSEN TARKKUUS MÄÄRÄÄ MINKÄMASSAISET EKSOPLANEETAT VOIDAAN HAVAITA, NYKYTARKKUUDELLA 1 m/s (JOPA 0.6 m/s) PYSTYTÄÄN HAVAITSEMAAN JUPITERIN MASSAISIA EKSOPLANEETTOJA, MUTTA EI MAAN MASSAISIA PLANEETTOJA MAANPINNALTA HAVAITTAESSA ILMAKEHÄN TURBULENSSI VÄHENTÄÄ TARKKUUTTA (RAJOITTAA EHKÄ NEPTUNUKSEN KOKOISTEN LÖYTÄMISEEN) EKSOPLANEETAN KIERTOAIKA SÄTEISNOPEUSMITTAUS-MENETELMÄ EDELLYTTÄÄ HAVAINTOJA KOKO EKSOPLANEETAN KIERTOAJALTA (MENETELMÄN HEIKKOUS) ESIM. JUPITERIN KIERTOAIKA ON VAJAA 12 VUOTTA ESIM. MERKURIUKSEN KIERTOAIKA ON 1/4 VUOTTA PISIMPÄÄN JATKUNEET HAVAINTO- OHJELMATKIN VASTA VUOSIKYMMENEN PITUISIA (RIITTÄVÄLLÄ TARKKUUDELLA) 9 10 ASTROMETRIA PERUSTUU SAMOIN KESKUSTÄHDEN REFLEKSIOLIIKKEESEEN ASTROMETRIASSA MITATAAN TÄHDEN TARKKAA PAIKKAA (NÄKÖSÄTEEN SUHTEEN POIKITTAISESSA TASOSSA) TOISTUVISTA PAIKANMITTAUKSISTA SAADAAN SELVILLE TÄHDEN LIIKE JA EDELLEEN EKSOPLANEETAN LIIKE SAADAAN KAKSI NOPEUTTA (TASOSSA), JOLLOIN EKSOPLANEETAN RATAELEMENTIT VOIDAAN LASKEA TARKKAAN YHDISTETTY MENETELMÄ TELESKOOPPIIN ON ASENNETTU INSTRUMENTTI, JOKA MITTAA SEKÄ TÄHDEN SÄTEISNOPEUDEN ETTÄ TÄHDEN PAIKAN TÄHDEN LIIKE SAADAAN MÄÄRITETTYÄ KOLMESSA AVARUUS-ULOTTUVUUDESSA YHDISTÄÄ SÄTEISNOPEUSMITTAUS-MENETELMÄN PARHAAT PUOLET (HERKKYYDEN KUN PLANEETTASYSTEEMI NÄKYY SIVULTA) JA ASTROMETRISEN MENETELMÄN PARHAAT PUOLET (HERKKYYDEN KUN PLANEETTASYSTEEMI NÄKYY YLÄ- TAI ALAPUOLELTA)

3 TRANSIT GRAVITAATIOLINSSI EKSOPLANEETAN YLIKULKU AIHEUTTAA TÄHDEN VALOKÄYRÄÄN PUDOTUKSEN (JUPITER 1%, MAA 0.01%) VALOKÄYRÄSTÄ NÄHDÄÄN EKSOPLANEETAN KOKO (SUUREMPI PLANEETTA PEITTÄÄ ENEMMÄN TÄHTEÄ) JA KIERTOAIKA (HIMMENEMISEN TOISTUVUUS) ATMOSFÄÄRIN OLEMASSAOLO VOIMISTAA ABSORBTIOTA RATATASON TIEDETÄÄN NÄKYVÄN SIVULTA, KOSKA EKSOPLANEETTA PYSTYY HIMMENTÄMÄÄN TÄHDEN VALOA USEAMMASTA TRANSIT-HAVAINNOSTA SAADAAN RATA-TASO, LÄMPÖTILA JA SPEKTRI TARKAAN MÄÄRITELTYÄ EKSOPLANEETTOJA HAVAITTU NÄIN HARRASTAJIENKIN LAITTEILLA 13 ETUALAN TÄHTI PEITTÄÄ TOISEN TÄHDEN TAAKSEEN ETUALAN TÄHDEN MASSA KAAREUTTAA YMPÄRILLÄÄN AVARUUTTA MUODOSTAEN LINSSIN, JOKA KERÄÄ JA TAITTAA TAKANAOLEVAN TÄHDEN VALOA LISÄTEN HAVAITTUA KIRKKAUTTA JOS ETUALAN TÄHTEÄ KIERTÄÄ SOPIVASSA PAIKASSA EKSOPLANEETTA, NIIN SEN MASSA AIKAANSAA VIELÄ LYHYTAIKAISEN LISÄKIRKASTUMISEN HAVAITTUUN VALOKÄYRÄÄN 14 PULSARIN EPÄSÄÄNNÖLLISYYS PERUSTUU NEUTRONITÄHDEN REFLEKSIOLIIKKEESEEN (EKSOPLANEETAN AIHEUTTAMAAN HUOJUNTAAN) PYÖRIVISTÄ NEUTRONITÄHDISTÄ (MILLISEKUNTIPULSARIT) TULEVIEN RADIOPULSSIEN TULOAJAT VAIHTELEVAT, KUN NEUTRONITÄHTI LIIKKUU NÄKÖSÄTEEN SUUNNASSA PULSARIEN KOMPAKTI RAKENNE JA SITEN PYÖRIMISEN SÄÄNNÖNMUKAISUUS (VERRATTUNA PÄÄSARJAN TÄHTIIN) MAHDOLLISTAA PIENIMASSAISTEN PLANEETTOJEN LÖYTÄMISEN PÖLYKIEKKO PÖLYKIEKOT HAVAITAAN HELPOMMIN KUIN PLANEETAT (VALTAOSALLA NUORISTA TÄHDISTÄ MITATTU YLIMÄÄRÄ IR-SÄTEILYÄ) TÄHTIEN YMPÄRILTÄ KUVATTUJEN PÖLYKIEKKOJEN MUODOSTA VOIDAAN PÄÄTELLÄ MUODOSTUMASSA OLEVAN EKSOPLANEETTASYSTEEMIN OMINAISUUKSIA PÖLYKIEKON TIHEYSJAKAUMAN (EPÄSYMMETRINEN) MUOTO PÖLYKIEKOSSA OLEVAT TYHJÄT ALUEET (PLANEETAT KERÄNNEET KAASUN JA PÖLYN LISÄMASSAKSEEN) RADIOSÄTEILY KESKUSTÄHDEN VOIMAKAS INFRAPUNASÄTEILY OSUESSAAN EKSOPLANEETAN VESIHÖYRY- PITOISEEN ATMOSFÄÄRIIN AIKAANSAA VESIMOLEKYYLIEN EKSITOITUMISTA (VIRITTYMISTÄ) JA PURKAUTUMISTA RADIOALUEEN MASER-LÄHTEINÄ POLARIMETRIA KIINTEÄPINTAISEN PLANEETAN PINNALTA HEIJASTUNUT KESKUSTÄHDEN VALO ON POLARISOITUNUTTA POLARISOITUNEEN KOMPONENTIN INTENSITEETIN JA DOPPLER- SIIRTYMÄN EROTTAMINEN KESKUSTÄHDEN STABIILISTA VALOSTA

4 IMAGING SUORA HAVAINTO EKSOPLANEETAN SUORA VALOKUVAAMINEN ERI AALLONPITUUKSILLA TÄHTIEN SÄTEILYN MAKSIMI OSUU USEIMMITEN NÄKYVÄN VALON ALUEELLE, KUN TAAS NIIDEN SÄTEILYLLÄÄN LÄMMITTÄMIEN EKSOPLANEETTOJEN SÄTEILYN MAKSIMI OSUU INFRAPUNA-ALUEELLE PLANEETAN JA TÄHDEN KIRKKAUKSIEN SUHDE ESIM. NÄKYVÄSSÄ ~1: , MUTTA IR:ssä ~1: (JOPA 1:1000, 1:200) TAVOITTEENA VÄRILLINEN KUVA, JOSSA NÄKYISI EKSOPLANEETAN PINTA (PILVIÄ, MANTEREITA JA MERIÄ) NYKYRESOLUUTIOLLA PLANEETTA PEITTÄÄ MUUTAMAN PIKSELIN OWL (PEILIN HALKAISIJA 100m) PYSTYISI SUORAAN KUVAAMAAN LÄHITÄHTIEN PLANEETTOJA 19 EKSOPLANEETAN VALON EROTTAMINEN KESKUSTÄHDEN VALOSTA KORONAGRAFILLA PEITETÄÄN KESKUSTÄHDEN VALO KESKUSTÄHDEN VALO KOMPENSOIDAAN VASTAKKAISESSA VAIHEESSA OLEVALLA SAMAN TÄHDEN VALOLLA (NULLING INTERFEROMETRY), JOLLOIN VAIN EKSOPLANEETASTA LÄHTÖISIN OLEVAN VALO HAVAITAAN EKSOPLANEETAN VALOSSA NÄKYY SEN RATALIIKKEEN AIHEUTTAMA DOPPLER-SIIRTYMÄ (MITÄ KESKUSTÄHDEN VALOSSA EI OLE) EKSOPLANEETASTA HEIJASTUNEEN KESKUSTÄHDEN VALON SPEKTRISSÄ NÄKYISI EKSOPLANEETAN ATMOSFÄÄRIN AIHEUTTAMAT ABSORBTIO-VIIVAT EKSOPLANEETAN ATMOSFÄÄRIN KOOSTUMUKSESSA VOISI OLLA POIKKEUKSELLISEN PALJON VESIHÖYRYÄ, METAANIA, HIILIDIOKSIDIA TAI OTSONIA, JOTKA VIITTAISIVAT ELÄMÄN OLEMASSAOLOON VAIKEUTENA, ETTÄ ELOTTOMATKIN PROSESSIT SEKÄ ESIM. ISKEYTYNEET METEORIITIT AIKAANSAAVAT JA VAPAUTTAVAT SAMOJA AINEITA EKSOPLANEETAN ATMOSFÄÄRIIN 20 PLANEETTASYSTEEMIN OMINAISUUDET SYSTEEMIN STABIILISUUS 2:1 resonanssi (>20%:lla systeemeistä) miltei puolella systeemeistä jokin resonanssi, joka pysäyttää migraation stabiileja ratoja myös moninkertaisten tähtien ympärillä etsitään systeemejä, jotka olleet miljardeja vuosia riittävän stabiileja, jotta elämä on ehtinyt kehittyä noin 15% systeemeistä epästabiileja (400 miljoonan vuoden kriteerillä) massiivisten planeettojen radat melko stabiileja, mutta pienempien planeettojen radat kehittyvät kaoottisesti (maankaltaiset), esim. Merkurius voi törmätä Venukseen muutaman miljardin vuoden kuluessa planeettojen pyörimisakselin kulman muutosten vaihteluvälit 22 LÖYDETYT EKSOPLANEETAT mennessä löydetty 1779 eksoplaneettaa (853 eksoplaneettaa per ) 460 usemman planeetan systeemiä (126 per ) Paljon vahvistamattomia eksoplaneettakandidaatteja, Nasan Kepler Space Telescope löydetyt planeetat eivät ole edustava otos olemassaolevista eksoplaneetoista löydetään lähellä keskustähteään kiertävät suurimassaiset planeetat, joiden ratataso sattuu näkymään riittävän pienellä inklinaatiolla pienimassaisia planeettoja on nykymenetelmillä erittäin vaikea havaita pitkäperiodisia planeettoja on nykymenetelmillä erittäin vaikea havaita löydetyt planeetat lähellä keskustähtiään (Rochen raja 2,5x tähden säde, a<0.06au keskustähti pakottaa ympyräradalle ja synkroniseen pyörimiseen) 23 LÖYDETYT EKSOPLANEETAT Useita alle 2 M Maa planeettoja Kymmeniä alle 10 M Maa Kepler-20e ( ) ensimmäinen maata pienempi planeetta (transitmenetelmä) Nasan Kepler Space Telescope löytänyt jo satoja maankokoluokan kandidaatteja (löydöt vahvistuvat myöhemmin) Ensimmäiset kaksoistähtijärjestelmän eksoplaneetat löydetty määritetty ekso-atmosfäärin spektrejä EKSOPLANEETAT ERAKKAOPLANEETTA KARKULAISENA YKSIN AVARUUDESSA HAVAITTU NIMETTY CFBDSIR vv päässä NYKYHAVAINTOJEN PERUSTEELLA VÄHINTÄÄN JOKA KOLMANNELLA TÄHDELLÄ EKSOPLANEETTOJA 4

5 UUSIA EKSOPLANEETTOJEN HAVAINTOLAITTEITA COROT (laukaistu 2006 Ranska), ylikulku (transit)- menetelmällä jopa maankokoluokan planeettoja Kepler (NASA) laukaistiin maaliskuussa 2009 GAIA (ESA) 2012 James Webb Space Telescope (JWST) eli uudelleennimetty entinen NGST (Next Generation Space Telescope) ~2014 Darwin (ESA) ~2015 TPF (Terrestrial Planet Finder, NASA) ~2015 Plato (ESA) ~2017 (Earths in HZ, transit) ÄLYKKYYDEN ERITYISEDELLYTYKSIÄ BIOKEMIALLINEN POTENTIAALI YMPÄRISTÖN POTENTIAALI PITKÄLLE EVOLUUTIOLLE AIKAA EVOLUUTION EVOLUUTIO KOEVOLUUTIO SETI MITEN ÄLYLLINEN ELÄMÄ HAVAITTAISIIN? SÄHKÖMAGNEETTINEN SÄTEILY GRAVITAATIOSÄTEILY HIUKKASET AVARUUSALUKSET 28 MAAILMANKAIKKEUDEN LAAJENEMINEN UNIVERSUMIN LAAJENEMINEN ESTÄÄ ELÄMÄN SIIRTYMISEN SYNTYPAIKASTAAN KAUAKSI MUUALLE UNIVERSUMIIN JOTTA KAIKKIALLA UNIVERSUMISSA VOISI OLLA ELÄMÄÄ, NIIN ELÄMÄN TÄYTYISI ALKAA KEHITTYMÄÄN ITSENÄISESTI MILJOONISSA ERI PAIKOISSA UNIVERSUMIA LAAJENEMINEN MYÖS ESTÄÄ UNIVERSUMIN ERI OSIEN VÄLISEN YHTEYDENPIDON (KOMMUNIKAATIO- HORISONTTI) UNIVERSUMIN IÄN VIELÄ KAKSINKERTAISTUESSA USEIMMAT NYKYISIN NÄKYVÄT GALAKSIT KATOAVAT NÄKYVISTÄ JA UNIVERSUMIN TUTKIMINEN KÄY VAIKEAMMAKSI 29 HYVIÄ KOHTEITA LÄHITÄHDILTÄ OLISI HAVAITTAVISSA SIVILISAATOIDEN TAHATTOMAT TAI TARKOITUKSELLISET LÄHETYKSET TÄHTIJOUKOT JOISSA PALJON TÄHTIÄ, HELPPO SEURATA SAMANAIKAISESTI USEITA KOHTEITA KUN ENSIN LÖYDETÄÄN ELÄMÄN KIISTATTOMIA MERKKEJÄ, NIIN SIVILISAATIOIDEN ETSINTÄ VOIDAAN KESKITTÄÄ NÄIHIN MUIDEN TÄHTITIETEELLISTEN HAVAINTOJEN YHTEYDESSÄ KERÄTYN MATERIAALIN UUDELLEENLÄPIKÄYNTI VIERAIDEN SIVILISAATIOIDEN VARALTA SÄTEILYN ETENEMINEN AVARUUDESSA PITEMPIAALTOINEN SÄTEILY ETENEE TÄHTIENVÄLISESSÄ AINEESSA ESTEETTÄ EDULLISTA ON LÄHETTÄÄ KAPEAKAISTAINEN SIGNAALI PIENEEN KEILAAN (ENERGIANTARVE, SÄTEILYN INTENSITEETIN VÄHENEMINEN ETÄISYYDEN NELIÖÖN) MAANPÄÄLTÄ ETSINTÄ RAJOITTUU ILMAKEHÄN OPTISEEN- JA RADIOIKKUNAAN MAAN TUTKA-, TV-, MATKAPUHELIN- JA RADIOSÄTEILY TEHNYT AVARUUDEN KUUNTELEMISEN YHÄ VAIKEAMMAKSI

6 PARAS KAISTANLEVEYS SIGNAALI ESIM. LÄHETETÄÄN SIGNAALIA TAAJUUDELLA 1420 MHz JA 10 Hz:n KAISTANLEVEYDELLÄ 1 Hz KAISTANLEVEYDEN VASTAANOTIN HUKKAISI 90% SIGNAALISTA 100 Hz KAISTANLEVEYDEN VASTAANOTIN SAISI 90% TURHAA TAUSTAKOHINAA 5 Hz KAISTANLEVEYDEN VASTAANOTIN NAPPAISI 50% SIGNAALISTA HYVÄLLÄ KOHINASUHTEELLA NYKYISET VASTAANOTTIMET PYSTYVÄT SKANNAAMAAN 100 MILJOONIA KAPEAKAISTAISIA (ALLE 1 Hz) KANAVIA SAMANAIKAISESTI ALLE 0,1 Hz KAISTANLEVEYKSISTÄ EI ENÄÄ HYÖTYÄ, KOSKA NIILLÄ RADIOSIGNAALI DISPERSOITUU TÖRMÄTESSÄÄN ELEKTRONEIHIN TÄHTIENVÄLISESSÄ AINEESSA MITEN TUNNISTAA KEINOTEKOINEN SIGNAALI LUONNONKOHINASTA? LUONNOLLISET SIGNAALIT OVAT LEVEÄKAISTAISIA EIKÄ NIISSÄ TAVALLISESTI ESIINNY VOIMAKASTA SÄÄNNÖNMUKAISUUTTA PULSARIEN (1967) SÄÄNNÖNMUKAISUUTTA LUULTIIN ENSIN PIENTEN VIHREIDEN MIESTEN AIKAANSAAMIKSI PERIODEISSA HANKALIA MAAN RATALIIKKEEN TAI PYÖRIMISEN JAKSOT, KOSKA NIITÄ LUULTAISIIN HELPOSTI PUUTTEELISISTA KORJAUKSISTA JOHTUVIKSI SIGNAALI JONKA VÄLIAIKA KASVAA SÄÄNNÖNMUKAISESTI HUOMATTAISIIN HELPOSTI, KOSKA LUONNOSSA EI ESIINNY SELLAISIA SIGNAALIN VARMISTAMINEN SIGNAALIN VARMISTUSMENETTELYT: POISSULJETTAVA VIRHELÄHTEET (SOTILASSATELLIITIT, HEIJASTUMAT AVARUUSROMUSTA JA ILMAKERROKSISTA) SUUNNATAAN TELESKOOPPI POIS JA JÄLLEEN TAKAISIN KOHTEESEEN VARMISTUS SAMANAIKAISESTI TOISILLA RADIOTELESKOOPEILLA KOHTEEN TARKKA NOUSU JA LASKUAIKA HORISONTISSA 34 CETI MITÄ VOIDAAN OLETTAA YHTEISEKSI KIELEKSI? OSOITETAAN OBJEKTEJA JA OPITAAN TOISEN KIELI JOS YHTEYS SÄHKÖMAGNEETTISEN SÄTEILYN AVULLA, NIIN AINAKIN VALONNOPEUS JA SÄTEILYN LUONNE SEKÄ TEKNIIKKA, JOLLA SITÄ LÄHETETÄÄN YHTEISIÄ MASSOJEN JA ETÄISYYKSIEN SUHTEITA (EI YKSIKÖITÄ), ALKULUKUJA (OLETTAEN MATEMATIIKKA) KOODAUS JA DEKOODAUS BINAARISYSTEEMIÄ (0 JA 1) YKSINKERTAISEMPAA KOODAUSTA EI OLE OLEMASSA (UNIVERSAALI) 35 CETI PITÄISIKÖ PALJASTAA OLEMASSAOLOMME AKTIIVISESTI (PASSIIVISESTI TEEMME SITÄ KOKO AJAN) KOMMUNIKAATIOON TARVITAAN YHTEINEN PERUSTA (LUONNONLAIT JA UNIVERSUMI OVAT TÄLLAISIA UNIVERSAALEJA), VAIKKA OLISIMME ERI LAJIA KUKA TEKEE PÄÄTÖKSET MAASSA, VASTATAANKO JA MITÄ VIESTEJÄ LÄHETETÄÄN ON MYÖS MAHDOLLISTA, ETTÄ JÄRKEVÄT MUUT SIVILISAATIOT EIVÄT VÄLTTÄMÄTTÄ HALUAISIKAAN RYHTYÄ KESKUSTELUUN KANSSAMME OZMA 1960 GREEN BANK, FRANK DRAKE TAU CETI JA EPSILON ERIDANI (11 vv) TAAJUUKSILLA LÄHELLÄ 1420 MHz (VEDYN LUONNOLLINEN EMISSIO, JONKA KAIKKI TÄHTIENVÄLISTÄ AINETTA TUTKINEET SIVILISAATIOT TUNTISIVAT), 100Hz LEVEÄLLÄ KAISTALLA ETSIVÄT TOISTUVIA MUOTOJA VASTAANOTETUSSA SÄTEILYSSÄ

7 NASA 1970-LUVUN LOPULTA ETSINTÄ OLI KAKSIKÄRKINEN 1000 KPL AURINGONKALTAISIA TÄHTIÄ (100 vv ETÄISYYKSILLE, ETSITTIIN HEIKKOA SIGNAALIA TODENNÄKÖISISTÄ PAIKOISTA, 10 min kerrallaan, MHz, oletettiin useille planeetoille sivilisaatio) KOKO TAIVAS (ETSITTIIN VOIMAKKAITA SIGNAALEJA, MUTTA PIENELLÄ HERKKYYDELLÄ JA HUONOLLA SUUNTARESOLUUTIOLLA, MHz, oletettiin Linnunrataan muutamia voimakkaasti lähettäviä sivilisaatioita) USA:N KONGRESSI LOPETTI NASAN SETI-RAHOITUKSEN 1993 SETI-INSTITUTE JATKANUT TOIMINTAA YKSITYISELLÄ RAHOITUKSELLA PHOENIX SETI INSTITUTE YHÄ TARKEMPI HERKKYYS ETSINNÖISSÄ YLI 400 LÄHINTÄ AURINGONKALTAISTA TÄHTEÄ, TAAJUUKSILLA 1Hz - 3GHz NÄILTÄ LÄHITÄHDILTÄ HAVAITTAISIIN VAIN SOTILASTEHOISET TUTKAT, EI TV- TAI FM- RADIOSIGNAALIA USEITA TELEKOOPPEJA: Arecibo (Puerto Rico), Jodrell Bank (UK), Parkes (Australia), Greenbank (West Virginia) SERENDIP HARVARD The Search for Extraterrestrial Emission from Nearby Developed Intelligent Populations (SERENDIP) US BERKELEY (The University of California) ARECIBO OBSERVATORY, HALKAISIJA 305 m ERILLINEN VASTAANOTIN, PIGGYBACK, RINNAKKAIN RADIOTELESKOOPIN MUUN TOIMINNAN KANSSA (osittain suunnattavissa itsenäisesti) 168 MILJOONAA KANAVAA SAMANAIKAISESTI JOKA SEKUNTI, 0,6 Hz leveät kaistat, aallonpituuksilla 21 cm (1420 MHz) ja 70 cm (UHF-televisio ja tutka) 2007 laitteisto ja tietokoneohjelma uusittu, lisätietoa myös SETI@home projekti (kotikoneiden verkkolaskentaa hyödyntävä) uudistumassa SOUTHERN SERENDIP (AUSTRALIA) JA ITALIA RADIOVASTAANOTIN 240 miljoonaa kanavaa, 0,5 Hz kaistanleveys OPTINEN SETI, LASER-SÄTEILY (esim. 1 nanosekunnin pulsseina) PLANEETAN PINNALTA YLITTÄISI KESKUSTÄHDEN SÄTEILYN JA OLISI ULKOPUOLISTEN HAVAITTAVISSA TÄHDEN KOKONAISKIRKKAUTTA MITTAAMALLA AURINKORADIOTELESKOOPPI FRANK DRAKE EHDOTTANUT (YHDESSÄ VON ESHLEMANIN KANSSA), ETTÄ AURINKOA KIERTÄMÄÄN 550 AU:N ETÄISYYDELLE (AURINKOKUNNAN TASOON) RADIOTELESKOOPPI, JOKA KÄYTTÄISI AURINKOA GRAVITAATIOLINSSINÄ (30000 x Arecibon pinta-ala) VIERAIDEN SIVILISAATIOIDEN TV-ASEMAT KUULTAISIIN 100 vv PÄÄSTÄ (elleivät käytä esim. valokaapeleita informaationsiirtoon) 42 LÄHETETYT SIGNAALIT Arecibosta, 169 sekuntia pitkä, kohti M13 tähtijoukkoa, 2380 MHz, 10Hz kaistanleveydellä Viestissä (1679 bittiä = 23 x 73) kuvattu mm. Aurinkokunta ja DNA-rakenne vv suuntaansa (vastaus tulisi aikaisintaan vv kuluttua) luotaimiin kiinnitetty laattoja ja CD-levyjä (Pioneer 10 ja 11, Voyager 1 ja 2) Titaniin Huygens-laskeutujan mukana CD-ROM, jossa nimeä ja viestiä 81 eri valtiosta 43 7

8 SIVILISAATIOIDEN KEHITYSNOPEUS ON MAHDOLLISTA, ETTÄ TOISENLAISISSA OLOSUHTEISSA EVOLUUTIO ETENISI NOPEAMMIN KUIN MAAPALLOLLA ÄLYLLINEN ELÄMÄ VOISI OLLA PIENIKOKOISTA, VÄHÄN ENERGIAA KÄYTTÄVÄÄ JA NOPEATEMPOISTA SALLIEN SUURTEN POPULAATIOIDEN (KULTTUURIEN) KEHITTYMISEN LYHYESSÄ AIKASKAALASSA, TÄLLAINEN ELÄMÄ PYSTYISI MYÖS SIIRTYMÄÄN HELPOSTI PAIKASTA TOISEEN EHDOTETTU NEUTRONIEN VAHVAAN VUOROVAIKUTUKSEEN PERUSTUVAA ELÄMÄÄ, JOLLOIN SIVILISAATIOT SYNTYISIVÄT, KEHITTYISIVÄT JA SAMMUISIVAT SEKUNNIN MURTO-OSISSA (NEUTRONITÄHTIEN PINNALLA) KOMPLEKSISILLA LAJEILLA AIVOJEN KOKO ON KASVANUT KEHON KOKOA NOPEAMMIN, MONILLA MAAPALLON PIENILLÄ LAJEILLA ON KUITENKIN KEHITTYNEITÄ OMINAISUUKSIA JA VOIDAAN AJATELLA KEHITYSLINJOJA, JOISSA TIETOISUUDEN SAAVUTTANEET LAJIT ALKAVATKIN PIENENTYÄ 44 ÄLYLLISEN ELÄMÄN TULEVAISUUS ÄLYLLINEN ELÄMÄKIN VOI KUOLLA SUKUPUUTTOON TAI SITTEN LOPULTA HALLITA KOKO MAAILMANKAIKKEUTTA TOISTEN ELÄMÄNMUOTOJEN JA KOLONIALISMIN MYÖTÄ ÄLYKKYYS JAKAANTUU (VERKOSTOITUU), PLANEETTAKUNTIEN TIETOISUUS, GALAKSIEN TIETOISUUS TIETOISUUS HÄVINNYT a KULUTTUA, KUN FYSIKAALINEN MAAILMA SAAVUTTAA TERMODYNAAMISEN TASAPAINOTILAN 45 SUPERSIVILISAATIOT SIVILISAATIOIDEN LUOKITTELUA (NIKOLAI KARDASHEV 1964) 1. ASTEEN SIVILISAATIO (MEIDÄN KALTAINEN, PLANEETAN RESURSSIT) 2. ASTEEN SIVILISAATIO (VALJASTANUT KESKUSTÄHDEN ENERGIAN, DYSONIN RENKAAT TAI KUORI TÄHDEN YMPÄRILLÄ) 3. ASTEEN SIVILISAATIO (VALJASTANUT GALAKSIN ENERGIAN) N = N * x p p x n E x p l x p i x p c x p T DRAKEN KAAVA N = kommunikoivien sivilisaatioiden määrä Linnunradassa (saadaan arvio tällä hetkellä elinvoimaisina olevista) N * = sopivien tähtien määrä Linnunradassa p p = todennäköisyys, että tähdellä planeettasysteemi n E = elinkelpoisten planeettojen lukumäärä systemiissä p l = todennäköisyys, että elinkelpoisilla elämä käynnistyy p i = todennäköisyys, että elämä kehittyy älylliseksi p c = todennäköisyys, että älyllinen elämä pyrkii kommunikoimaan tähtienvälisesti p T = kommunikoivan sivilisaation elinikä (suhteessa Linnunradan ikään) DRAKEN KAAVA KAAVAN RIIPPUMATTOMIEN JA TUNTEMATTOMIEN MUUTTUJIEN ARVOJEN KESKIARVON JA HAJONNAN TILASTOLLINEN ARVIOINTI (Central Limit -teoreema), Claudio Maccone 2012 TÄMÄ NUMEROHARJOITUS ANTAISI LINNUNRADAN SIVILISAATIOIDEN ARVIOIDUKSI MÄÄRÄKSI 4590 (HAJONTA VÄLILLÄ ) KAAVAN VOI ITSE KUKIN YHTÄ HYVIN LÄHDEKIRJALLISUUS Fred Adams: Elämää multiversumissa, Like, 2004 (2002) AAS 207th Meeting, 8-12 January 2006, abstracts Barrie W. Jones, P. Nick Sleep, and David R. Underwood, 2006, Habitability of Known Exoplanetary Systems Based on Measured Stellar Properties, The Astrophysical Journal, 649, p George H. A. Cole; Wandering Stars, About Planets and Exo-Planets, An Introductory Notebook, 2006 C.G. Tinney, R. Paul Butler, Geoffrey W. Marcy, et.al.; The 2:1 resonant exoplanetary system orbiting HD 73526, arxiv:astro-ph/ v1 25 Feb 2006 Kyösti Ryynänen: Eksoplaneettojen havaittavuustekijät; säteisnopeusmittausmenetelmä, Pro Gradu, HY, 2003 Peter Ward; Tuntematon elämä, Ursa, 2006 (2005) Hoehler, Tori M., Amend Jan P. and Shock, Everett L., 2007, A Follow the Energy Approach for Astrobiology, artikkeli Astrobiology-lehdessä 6/2007 Exoplanets: Discovering and characterizing Earth like planets, SummerSchoolAlpbach 2009 lectures, LASKEA OMILLA LÄHTÖARVOILLAAN