توضیحی علمی برای مرموزترین سیگنال کیهانی

 با وجود ده‌ها نمونه روایت شخصی و ناموثّقی که طی چندین و چند دهه از مشاهده و شناسایی اجرام ناشناخته آسمانی منتشر شده است، در بین جامعه علمی و نیز در طول تاریخ علم اخترشناسی، فقط معدود موارد مشابهی یافت می‌شود که متخصّصان این رشته کماکان بر ناشناختگی‌ و غیرقابل توضیح بودن‌ یک روایت اتّفاق نظر داشته باشند.

از این بین هم مشاهده سیگنال رادیویی پرقدرتی که رادیوتلسکوپ Big Ear (متعلق به دانشگاه ایالتی اوهایو)، در پانزدهم اوت ۱۹۷۷ از نقطه‌ای به فاصله ۵ / ۲ درجه در سمت جنوب خوشه ستاره‌ایِ «خی-قوس»، یک‌بار برای همیشه به ثبت رساند، هنوز هم با گذشت قریب به چهل سال، تن به هیچ توضیح متقاعدکننده‌ای نداده است. آن‌قدر که از وقتی کاشف آن، جری اِهمان، حروف "Wow!" را بلافاصله در کنار سلسله‌کدهای معرّف این سیگنال نوشت، این یافته کماکان به «سیگنال Wow!» معروف است.

دهه‌های ۶۰ و ۷۰ میلادی به‌واسطه بسط و توسعه شاخه نسبتاً نامتعارفی از علم اخترشناسی موسوم به «جستجو پی هوشمندان فرازمینی» (SETI)، به نقطه عطفی در ملاحظات علمی مربوط به سؤالات متداولی از این قبیل بدل شد که: آیا ما در این جهان تنهاییم؟ تولد این شاخه از علم اخترشناسی هم مصادف بود با چاپ مقاله‌ای به قلم جوزپه کوکونی (فیزیکدان فقید ایتالیایی) و فیلیپ موریسون (استاد فقید فیزیک دانشگاه MIT) با عنوان «جستجو پی ارتباطات بین‌ستاره‌ای» در شماره ۱۹ سپتامبر ۱۹۵۹ نشریه معتبر نیچر.

کوکونی و موریسون در این مقاله مدعی شده‌اند که چنانچه تمدّن هوشمندی درصدد ارتباط با تمدن هوشمند دیگری (اعم از زمینیان) برآید، محتمل‌ترین الفبایی که برای این ارتباط برخواهد گزید، شناسه طیفی اتم هیدروژن خنثی (به‌عنوان فراوان‌ترین عنصر موجود در گیتی، و مبنایی برای تعریف خصوصیات فیزیکی سایر عناصر) خواهد بود. فرکانس معادل این شناسه طیفی هم برابر است با تقریبا ۱۴۲۰ / ۴ مگاهرتز. این فرکانس، علاوه بر نمایندگی از اتم هیدروژن خنثی، در یک سمتِ بازه‌ای از امواج رادیویی موسوم به «برکه آب» (water hole) هم قرار دارد. امواج این بازه، از فرکانس ۱۴۲۰ مگاهرتز آغاز، و به فرکانس ۱۶۶۶ مگاهرتز (که قوی‌ترین شناسه طیفی مولکول رادیکال هیدروکسیل – OH – به شمار می‌رود) ختم می‌شوند. رادیکال هیدروکسیل از جمله فرآورده‌های حاصل از واپاشی مولکول آب (H2O) در صورت قرارگیری در معرض پرتوهای پرقدرت فرابنفش است. از همین‌رو هم این سیگنال را می‌توان ردپای فیزیکی منحصربفردی برای تشخیص مولکول آب در پهنه کیهان تلقّی کرد.

پیشنهاد کوکونی و موریسون، کمتر از یک سال بعد به همّت فرانک دریک (اخترشناس دانشگاه کرنل) به محک آزمون سپرده شد. او دو ستاره خورشیدمانند و نزدیک (تحت عناوین «تاو-قیطس» و «اپسیلون-نهر») را به مدت مجموعاً ۱۵۰ ساعت متناوب در طول چهار ماه متوالی (معادل روزانه شش ساعت) در فرکانس ۱۴۲۰ مگاهرتز، با رادیوتلسکوپ ۲۶ متری «هاوارد تاتل» واقع در اراضی گرین‌بنک ویرجینیا زیر نظر گرفت. اما نتیجه این بررسی، چیزی جز شناسایی یک سیگنال مشکوک نبود؛ که آن هم یک هواپیمای عبوری از آب درآمد.

شکست جستجوهای هدف‌مندی نظیر اقدام دریک (که به تأسی از نام شاهزاده اُزما در قصه «جادوگر شهر اُز»، پروژه اُزما نام گرفت)، اخترشناسان را به سمت صورت‌بندی پروژه‌هایی با جستجوهای غیرهدف‌مند کشاند؛ پروژه‌هایی که سرتاسر آسمان را در یک محدوده موجی معیّن پویش کرده، و سپس (در صورت کشف یک سیگنال مشکوک) رصدهای‌شان از موارد مشکوک را دقیق‌تر می‌کردند – و رفته‌رفته همین هم به روشی استاندارد برای پیش‌برد برنامه‌های پوشی‌ پروژه‌های SETI بدل گردید. 

۱۹۷۷: یک سیگنال ناخوانده

از جمله رادیوتلسکوپ‌هایی که بخش اعظمی از فرصت رصدی‌شان به داده‌گیری برای پروژه‌های SETI اختصاص یافت، رادیوتلسکوپ دوقلوی Big Ear، متعلق به دانشگاه ایالتی اوهایو بود که دوره فعالیت آن از سال ۱۹۶۳ تا ۱۹۹۸ بود. این رادیوتلسکوپ در طول بالغ بر ۶۰ درصد از عمر خود (معادل سالیان ۱۹۷۳ تا ۱۹۹۵) به‌عنوان بخشی از پروژه SETI به فعالیت پرداخت و نام خود را به‌عنوان طولانی‌ترین برنامه‌ی جستجوی بی‌وقفه پی هوشمندان فرازمینی در کتاب گینس به ثبت رساند. این جستجوی درازمدت نیز همچون پروژه اُزما با شناسایی یک سیگنال مشکوک همراه بود؛ اما سیگنالی که بر خلاف پروژه اُزما، ماهیّت آن هرگز مشخّص نشد.

در ساعت ۱۱ و ۱۶ دقیقه شامگاه پانزدهم اوت ۱۹۷۷ که جری اهمان، اخترشناس آمریکایی، به بررسی داده‌های خام پویش‌شده توسط رادیوتلسکوپ Big Ear در طول چند روز گذشته مشغول بود، به سیگنالی با شناسه نامتعارف 6EQUJ5 در بین این داده‌ها برخورد. در زبان خاص این رادیوتلسکوپ، اعداد ۱ تا ۹ معرّف قدرت سیگنال دریافتی بودند، و چنانچه قدرت این سیگنال از مرز ۹ هم می‌گذشت، میزان آن بنا به ترتیب حروف الفبای انگلیسی، از A تا Z مشخّص می‌شد. کد مربوطه نشان از تشخیص سیگنالی می‌داد که در طول ۷۲ ثانیه قرارگیری‌ آن در میدان دید رادیوتلسکوپ، قدرت آن نخست از سطح ۶ آغاز شده بود و با رسیدن به سطح بی‌سابقه U، سپس به سطح J و در نهایت ۵ افت کرده بود. همین قدرت بی‌سابقه یک سیگنال کیهانی، شگفتی اهمان از تشخیص آن را توجیه می‌کند – سیگنالی که از آن پس به سیگنال Wow! معروف شد.

از آنجاکه Big Ear یک رادیوتلسکوپ غیرمتحرّک بود و میدان دید آن فقط از طریق حرکت زمین تغییر می‌کرد، امکان پیگیری داده‌های آرشیوشده در همان شب و همان موقع فراهم نبود. از این گذشته، به‌واسطه تجهیز این رادیوتلسکوپ به دو گیرنده مجزّا (که میدان دیدشان با یک تأخیر سه‌دقیقه‌ای بر هم منطق می‌شد)، انتظار می‌رفت که همان سیگنال را بتوان در بین داده‌های سه دقیقه بعدتر تلسکوپ هم در آن شب یافت. اما چنین چیزی به ثبت نرسیده بود (البته مشخص هم نبود که کدامیک از آن گیرنده‌ها سیگنال اصلی را دریافت کرده‌اند و به همین‌واسطه می‌شد احتمال دو فرکانس را برای این سیگنال داد: ۱۴۲۰ / ۳۵۶ مگاهرتز، یا ۱۴۲۰ / ۴۵۵۶ مگاهرتز – که هر دو قرابت قابل توجّهی با سیگنال پیشنهادی کوکونی و موریسون برای تنظیم گیرنده‌ها جهت جستجو پی هوشمندان فرازمینی داشتند).

حتی بالغ بر یکصد تلاشی هم که طی روزها و ماه‌های بعدی از طریق رادیوتلسکوپ‌های دیگر به‌منظور تشخیص مجدّد این سیگنال صورت گرفت، با در بسته مواجه شد. بررسی کوریدورهای هوایی و جداول پرواز هواپیماها و همچنین مدار ماهواره‌ها نیز از طرفی حکایت از عبور هیچ‌ هواپیما یا ماهواره‌ای از آن نقطه در آن موقع، نداشت. تابه‌حال (حتی از سال ۱۹۸۴ به این سو، که جستجوهای برنامه SETI با تأسیس «مؤسسه SETI» حالت مدوّن‌تری به خود گرفته)، هیچ سیگنال ناشناخته‌ای به این قدرت از آسمان دریافت نشده است – سیگنالی با قدرت ۳۰ برابر بیشتر از نویز پس‌زمینه خود.

مسلّماً اگر کسی درصدد معرّفی موثّق‌ترین نامزد موجود برای پیام احتمالی یک تمدّن فرازمینی به زمین بربیاید، سیگنال Wow! از بیشترین شانس ممکن برخوردار است. اما حتی شخص اهمان هم اعتقادی به این فرضیه ندارد و رویکرد محتاطانه‌تری را در پیش گرفته است. او در مقاله‌ای که در سال ۱۹۹۷، به مناسبت بیستمین سالگرد تشخیص این سیگنال، تحت عنوان «سیگنال ! Wow [رادیوتلسکوپ] Big Ear: آنچه با گذشت ۲۰ سال، از آن می‌دانیم و نمی‌دانیم»، خاطرنشان کرده که نبایستی نتایج گسترده‌ای از داده‌های نه‌چندان گسترده گرفت.

اما با این‌همه، سال گذشته (در سی‌وپنج‌امین سالگرد تشخیص این سیگنال)، اخترشناسان در اقدامی نمادین، با استفاده از رادیوتلسکوپ آرسیبو (بزرگ‌ترین رادیوتلسکوپ تک‌بشقابی جهان)، سیگنالی متشکّل از ۱۰هزار پیام توئیتری را به سمت مختصات دریافت سیگنال Wow! در آسمان شلیک کردند – اقدامی که پیش‌تر هم در سال ۱۹۷۴ و طی آیین افتتاح این رادیوتلسکوپ از پی ارتقای نرم‌افزاری آن، با شلّیک یک پیام اختصاصی به خوشه ستاره‌ای M13 (متشکل از افزون بر سیصدهزار ستاره) به ثمر رسیده بود (رجوع کنید به مدخل ویکی‌پدیای این پیام).

۲۰۱۶: یک مقصّر محتمل

حال، آنتونیو پاریس، استاد اخترشناسی کالج سن‌پترزبورگ فلوریدا (که سابقاً از تحلیل‌گران وزارت دفاع ایالات متحده هم بوده) و همکارش اوان دیویس، با انتشار مقاله‌ای مدّعی کشف دو نامزد احتمالی برای منبع سیگنال Wow! شده‌اند.

مطابق این مدّعا، از بیست و هفتم ژوئیه تا پانزدهم اوت ۱۹۷۷، مدار دو دنباله‌دار «266/P-کریستنسن» و «P/2008-Y2» (گیبز) از نزدیکی محل تشخیص سیگنال Wow! می‌گذشته است. این دو دنباله‌دار طی تنها یک دهه گذشته کشف شده‌اند، و لذا نمی‌توانسته‌اند از نامزدهایی باشند که اخترشناسانِ آن موقع برای منبع احتمالی این سیگنال مرموز در نظر گرفته بودند.

دنباله‌دارها عموماً از چهار یا پنج جزء اصلی تشکیل شده‌اند: یک هسته‌ سنگی-یخی، «گیسو»یی متشکل از گاز و غبار برخاسته در نتیجه تصعید لایه‌های بیرونی هسته، دنباله‌ای یونی (و نیز بعضاً یک دنباله غباری)، و در نهایت ابر گسترده‌ای از اتم‌های هیدورژن خنثی. هرچه دنباله‌دار در طول مسیر خود به خورشید نزدیک‌تر می‌شود، شدت فزاینده امواج فرابنفش هم بخش بیشتری از بخار آب پراکنده در گیسوی آن را به اتم‌های هیدوژن و مولکول رادیکال هیدروکسیل فرومی‌شکند. اتم‌های هیدروژن سپس با دورتر شدن از هسته، در ساحل امن یک ابر گسترده، به حالت خنثی درمی‌آیند. آهنگ تولید اتم‌های هیدروژن از این طریق، چیزی در حدود ۵ در ۱۰ به توان ۲۹ اتم بر ثانیه است، و به همین خاطر هم این ابر، گسترده‌ترین بخش دنباله‌دار را شکل می‌دهد – که شاخصه طیفی آن نیز همان شاخصه طیفی اتم هیدروژن خنثاست؛ یعنی فرکانس ۱۴۲۰ / ۴ مگاهرتز.

داده‌های مداری مربوط به دو دنباله‌دار نامبرده در اواسط تابستان ۱۹۷۷ حکایت از آن دارد که منبع سیگنال Wow! می‌توانسته ابر(های) هیدروژنیِ متعلّق به هرکدام از این دو دنباله‌دار، یا هردوی‌شان باشد. حرکت نسبتاً سریع دنباله‌دارها در بازه‌های زمانی چندروزه هم می‌تواند این مسأله را توجیه کند که چرا رصدهای بعدی اخترشناسان از همان نقطه آسمان به امید تشخیص مجدّد سیگنال Wow!، نتیجه‌ای در برنداشت.

البته نقدهایی هم به فرضیه پاریس و دیویس وارد شده است. مثلاً در تاریخ تشخیص سیگنال Wow!، هر دوی این دنباله‌دارها در فاصله تقریباً ۵ واحد نجومی از زمین واقع بوده‌اند (یعنی ۵ برابر فاصله زمین تا خورشید) و مشخّص نیست که آیا می‌توانسته‌اند ابر هیدروژنی چندان چشمگیری در اطراف‌ خود داشته باشند تا چنین سیگنال پرقدرتی را توجیه بکند، یا نه.

پاریس از هم‌اینک این نقدها را با پیشنهاد هوشمندانه‌ای پاسخ گفته است: در بیست و پنجم ژانویه ۲۰۱۷ (کمتر از یک سال دیگر)، دنباله‌دار 266/P-کریستنسن، و نیز در هفتم ژانویه ۲۰۱۸، دنباله‌دار P/2008-Y2 (گیبز)، از نزدیکی همان نقطه‌ای در آسمان عبور خواهند کرد که سیگنال Wow! دریافت شده بود. او که شخصاً بضاعت مالی کافی برای رزرو وقت هیچ رادیوتلسکوپی را برای تکرار رصدهای سال ۱۹۷۷ ندارد، با ایجاد یک کمپین، از هم‌اینک مشغول جمع‌آوری بودجه کافی برای ساخت یک رادیوتلسکوپ 3-متری است. جالب‌اینجاست که از ۲۰ هزار دلار بودجه پیشنهادی این کمپین، تا لحظه تحریر این مقاله، ۱۸ هزار و ۹۷۵ دلار آن نیز تأمین شده است (صفحه اینترنتی ویژه این کمپین).

هرچند اینکه معلوم شود ماهیت سیگنال Wow! "فقط یک دنباله‌دار" بوده می‌تواند واقعیتی ناخوشایند باشد، اما مسلّماً حل معمایی  ۳۹ ساله هم احساسی خوشایند به همراه خواهد داشت.