新たな研究から、宇宙人を探すには銀河系の遙か彼方に目を向ける必要が示される

masapoco
投稿日 2023年4月23日 6:27
alien

ドレイク方程式の生みの親であるFrank Drake博士らが、地球外知的生命体探査(SETI)調査を初めて行ってから60年以上が経った。ウェストバージニア州グリーンバンクにある国立電波天文台(NRAO)の電波望遠鏡「ビッグイヤー」を頼りに、タウ・セティとイプシロン・エリダニで電波の発信の兆候を探したもので、「オズマ計画」と呼ばれた。その後、多くの調査が行われたが、技術活動の決定的な証拠(=「テクノシグネチャー」)は見つかっていない。

このことは当然、「私たちはSETIという仕事を間違っているのだろうか」という重要な問いを提起する。これまでのSETI調査が行ってきたように、銀河系内の技術的特徴を探すのではなく、銀河系の外側の活動(タイプIIやタイプIIIの文明の可能性)を探すべきなのだろうか?この仮説は、台湾の国立中興大学の研究者が率いる最近の論文で検討された。研究チームは、これまでで最大のSETIプロジェクト「Breakthrough Listen」のデータを使って、銀河系外からの電波のテクノシグネチャーの可能性を探った。

研究チームは、台湾の台中にある國立中興大学(NCHU)の物理学博士課程の学生である宇野友理氏が率いた。また、台湾の新竹にある国立清華大学(NTHU)、オーストラリア国立大学(ANU)、国立天文台(NAOJ)の天文学者・天体物理学者からなる国際チームと共同で研究を行った。このたび、彼らの研究成果をまとめた論文が、英国王立天文学会の月刊誌『Monthly Notices for the Royal Astronomical Society』に掲載された。

1964年にソ連の天体物理学者Nikolai Kardashevが提唱した地球外知的生命体(ETI)を分類するスキーム「カルダシェフ・スケール」が、今回の研究チームの重要な検討事項となっている。Kardashevによると、ETIは利用できるエネルギーの大きさによって3つの「タイプ」に分類される。

  • タイプI – 惑星のエネルギーをすべて利用し、蓄積することができる「惑星文明」(4×1019erg/sec)。
  • タイプII – 恒星のエネルギーをすべて利用することができる「恒星文明」(4×1033erg/sec)
  • タイプIII – 銀河全体のエネルギーを利用できる「銀河文明」(4×1044erg/sec)。

今日まで、SETI研究の大半は、タイプIの文明と一致する活動に(暗黙的または明示的に)焦点を合わせていた。KIC 8462852(別名:タビーの星)の謎の減光のように、通過する巨大構造物に関する限られた推測を除けば、タイプIIおよびタイプIIIの技術的特徴を探す試みは非常に限られていた。台湾のチームによると、これではSETI調査の対象が非常に限定されてしまい、非常に明るい可能性のあるテクノシグネチャーを見落としてしまうことになるという。宇野氏はUniverse Todayに電子メールで次のように説明している:

“SETI調査の多くは、他の文明が我々と同様に電波通信を利用していると仮定して、我々の銀河系内の星だけに焦点を当て、主に電波信号を検索してきました。しかし、この方法では、銀河系内の1000億個の星の中から一つずつ観測を行うため、観測可能な星の数については効率的ではありません。また、この方法では、他の銀河に存在する強い電波信号を扱うことのできる、より高度な仮想文明を検出するには、十分な網羅性がない可能性があります。”

そこで宇野氏らは、銀河系の外まで探索範囲を広げ、高度に発達した文明の可能性を検討した。このような文明は、数桁の情報をより遠くへ送ることができるため、発見される確率が非常に高くなる。Kardashevの論文によると、タイプII文明は、自星系から半径10万光年以内では3×109ビット/秒、半径100万光年以内では3×105ビット/秒の情報伝達が可能だが、それ以上は不可能だという。

タイプIIIの文明は、半径10万光年と1000万光年の範囲では2.4×1015~2.4×1013ビット/秒、半径100億光年の範囲では3×1010ビット/秒の速度で送信することが可能であるという。今回の研究で宇野氏らは、2016年の開始以来、Breakthrough Listen(BL)が取得したデータを調査した。具体的には、BLが報告した非検出結果について統計的な分析を行った。宇野氏の説明によると、検出されなかったことで、BLチームは観測した星の数から地球外文明の存在に関する上限を設定することができたという:

“しかし、電波望遠鏡の視野は対象となる星の見かけの大きさよりもはるかに大きく、背景にある他の銀河を同時に観測することができました。そこで、高度な文明が他の銀河から信号を送る能力を持っていると仮定し、背景の銀河をもとに恒星系の数を解析しました。統計解析の結果、BLは数百兆個の恒星系を観測していた可能性があることがわかりました。”

宇野氏らは、過去に観測されたSETIフィールドの背景銀河を考慮することで、観測された星の数がこれまでの報告よりはるかに多いことを発見した。実際、その総数は、銀河系の個々の星に焦点を当てたこれまでの研究よりも、約10桁(n10)多いことがわかったのだ。しかし、宇野氏の説明によると、この結果は、私たちの住む宇宙で、私たちが話を聞ける可能性のある文明の数は、驚くほど少ないということを示している:

“我々の統計的手法は、1太陽質量の恒星系に1つの文明が存在すると仮定した場合、969Mpc内にある銀河系外の文明のうち、7.71026W以上の電波発信器を持つものは数百兆分の1以下であることを示しています。さらに、BLサーベイフィールドをWISESuperCOSMOS Photometric Redshift Catalogueとクロスマッチさせ、統計的手法でこれと比較しました。この結果は、このような高出力レベルの送信機率にこれまでで最も厳しい制限を設けるもので、銀河の電波送信機の探索の効率の高さと、我々の宇宙における技術的に高度な文明の希少性を強調するものです。”

最も、この最新の統計分析は悪い知らせのように聞こえるかもしれない。しかし、地球外文明を発見する可能性の限界を定める研究は、SETI研究にとって不可欠であることに留意する必要がある。SETIの先駆者であるFrank Drake博士は、銀河系内で人類が交信できるETIの数の理論的限界を定めた有名なドレイク方程式で、これを捉えようとしたのだ。宇野氏らは、その限界を天の川銀河の外まで広げることで、何桁も上の理論的制約を確立した。

さらに宇野氏は、この最新の分析は、既知の宇宙のほんの一部をカバーしているに過ぎず、頻度と期間に大きな制約があることを強調した。さらに、この分析はSETI研究の新たな可能性を示すものだと彼女は言う:

“これは史上最大のSETI探索であったとしても、空のほんの一部(0.05%)、周波数のほんの一部(0.5%)、限られた時間(5分)しかカバーしていないことに注意する必要があります。さらに、タイミングや方向など、考慮すべきパラメータは他にもあり、私たちが宇宙で孤独であるとすぐに結論づけることは出来ません”

“これまでの研究は、観測される星の数が少ないという制約がありました。この論文では、観測可能な星の数から見て、銀河系外SETI探索がいかに効率的であるかを実証しました。したがって、銀河系外はSETI研究のフロンティアであり、他の文明の可能性をよりよく理解するためにSETI探索を続けなければならないと考えています。”


この記事は、MATT WILLIAMS氏によって執筆され、Universe Todayに掲載されたものを、クリエイティブ・コモンズ・ライセンス(表示4.0 国際)に則り、翻訳・転載したものです。元記事はこちらからお読み頂けます。



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