‘गणितीय रूप से परफेक्ट’ बाह्यग्रह प्रणाली में एलियन तकनीकी संकेतों की खोज

• पृथ्वी से लगभग 100 प्रकाश-वर्ष दूर स्थित HD 110067, जिसमें 6 सब-नेप्च्यून ग्रह अपने तारे के पास संरेखित कक्षाओं में घूमते हैं, technosignature खोज के लक्ष्य के रूप में ध्यान खींच रहा है
• इस अवलोकन में एलियन तकनीकी संकेत नहीं मिले, लेकिन इसका मतलब यह निष्कर्ष नहीं है कि HD 110067 में technosignature नहीं हैं; यह ज्यादा इस बात का परिणाम है कि अवलोकन के समय पृथ्वी की दिशा में कोई संकेत नहीं था
• यह ग्रह प्रणाली पृथ्वी से edge-on दिखाई देती है, इसलिए ग्रहों के transit plane को देखा जा सकता है, और पृथ्वी के उपग्रहों व टेलिस्कोप radio signals की तरह transit से जुड़े संकेत खोजने के लिए इसकी संरचना अनुकूल है
• Breakthrough Listen के शोधकर्ताओं ने Green Bank Telescope से ऐसे संकेत खोजे जो केवल HD 110067 की ओर टेलिस्कोप होने पर बने रहें, लेकिन प्राकृतिक radio emissions और मानव तकनीकी संकेत भारी noise पैदा करते हैं
• CHEOPS, HARPS-N, CARMENES अवलोकनों का उपयोग ग्रहों की त्रिज्या और द्रव्यमान को और अधिक सटीक रूप से सीमित करने, तथा उनकी रासायनिक संरचना और गठन प्रक्रिया समझने में किया जाएगा

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HD 110067 क्यों ध्यान खींच रहा है

• HD 110067 पिछले साल के अंत में खोजी गई एक तारकीय प्रणाली है, जो पृथ्वी से लगभग 100 प्रकाश-वर्ष दूर है
• इस सिस्टम में 6 सब-नेप्च्यून ग्रह हैं, और सभी अपने तारे के बेहद पास की कक्षाओं में घूमते हैं
• ग्रहों की कक्षाओं को गणितीय रूप से संरेखित माना गया है, और इसने एलियन तकनीक या technosignature खोजने वाले वैज्ञानिकों का ध्यान खींचा है
• technosignature को पृथ्वी के बाहर उन्नत जीवन की ओर इशारा करने वाला विश्वसनीय संकेत माना जाता है
• अभी तक ऐसा कोई प्रमाण नहीं मिला है, लेकिन HD 110067 भविष्य के समान अवलोकनों के लिए एक दिलचस्प लक्ष्य बना हुआ है

Edge-on दिखाई देने वाली ग्रह प्रणाली के अवलोकन फायदे

• पृथ्वी के आसपास भी उपग्रहों और टेलिस्कोपों के radio signals सौरमंडल के plane के साथ उत्सर्जित होते हैं
• अगर सौरमंडल के बाहर कोई पर्यवेक्षक पृथ्वी को सूर्य के सामने से गुजरते हुए देखे, तो वह ग्रह transit से जुड़े संकेतों को पकड़ सकता है
• HD 110067 पृथ्वी से edge-on दिखाई देता है, यानी पृथ्वी के पर्यवेक्षक 6 ग्रहों के plane की ओर देख रहे हैं
• Breakthrough Listen के Steve Croft का मानना है कि ऐसा viewing angle वास्तविक संकेत होने पर उसे पकड़ने की संभावना बढ़ाता है
• जैसे पृथ्वी की तकनीक सौरमंडल के habitable zone से बाहर भी फैल चुकी है, वैसे ही अगर HD 110067 में तकनीक-समर्थ सभ्यता है, तो वह कई ग्रहों पर communication relay devices रख सकती है

Green Bank Telescope से की गई खोज

• HD 110067 की खोज की घोषणा के बाद Croft की टीम ने West Virginia के Green Bank Telescope(GBT) से एलियन तकनीकी संकेतों की खोज की
• अवलोकन का मानदंड ऐसा संकेत था जो टेलिस्कोप के HD 110067 की ओर होने पर लगातार मौजूद रहे और दूसरी दिशा देखने पर गायब हो जाए
• ऐसा pattern HD 110067 में स्थानीय रूप से मौजूद technosignature की ओर इशारा करने वाला मजबूत सुराग हो सकता है
• हालांकि candidate signals को प्राकृतिक radio sources और मानव तकनीकी संकेतों से अलग करना मुश्किल है
  • Wi-Fi से जुड़े मोबाइल फोन से निकलने वाली radio waves इसका एक उदाहरण हैं
  • SpaceX का Starlink low-Earth-orbit satellite network भी भ्रम पैदा करने वाले मानव तकनीकी संकेतों में शामिल है
• Croft के अनुसार स्थिति signal के “haystack” में संभावित एलियन signal की “needle” खोजने जैसी है, और यह भी जानना कठिन है कि वास्तव में needle है या नहीं, या वह कैसी दिखती है

तकनीकी संकेतों को छांटने के मानदंड

• शोधकर्ता एलियन तकनीक के रूपों को पर्याप्त रूप से नहीं जानते, लेकिन वे यह जांचने की तकनीकें इस्तेमाल करते हैं कि detected signal local interference तो नहीं है
• अगर कोई transmitter दूसरी सभ्यता द्वारा प्राप्त किए जाने की उम्मीद से बनाया गया है, तो वह बहुत ऊर्जा को narrow frequency range में केंद्रित कर सकता है
• इसके विपरीत प्राकृतिक astrophysical घटनाएं कहीं अधिक व्यापक frequency range में radio emissions छोड़ती हैं
• अगर किसी एलियन तारे की परिक्रमा कर रहे ग्रह पर transmitter है, तो पृथ्वी से दिखने वाली signal frequency समय के साथ drift कर सकती है
• Carmen Choza इसकी तुलना उस प्रभाव से करती हैं जब ambulance गुजरते समय उसकी आवाज ऊंची pitch से नीची pitch में बदलती है

मौजूदा परिणाम और अगले अवलोकन

• इस खोज में कोई तकनीकी संकेत detect नहीं हुआ
• Croft का मानना है कि इसका मतलब यह नहीं है कि HD 110067 में technosignature नहीं हैं; यह केवल यह जानकारी देता है कि अवलोकन के समय पृथ्वी की दिशा में कोई signal transmit नहीं हुआ था
• खोज टीम ESA के CHEOPS space telescope से 6 ग्रहों की त्रिज्या को refine कर रही है
• ग्रहों के द्रव्यमान को Spain के HARPS-N और CARMENES instruments के जरिए अधिक सटीक रूप से मापा जा रहा है
• ग्रहों के आकार और द्रव्यमान का डेटा सटीक होने पर सिस्टम की रासायनिक संरचना को बेहतर समझा जा सकेगा
• इस जानकारी का उपयोग HD 110067 और उसके ग्रहों के evolution को कुछ हद तक reverse-engineer कर गठन mechanism सीखने में किया जा सकता है
• Croft कहते हैं कि अगले 10 वर्षों की सफलता की संभावना पता नहीं है, लेकिन खोज क्षमताएं लगातार मजबूत हो रही हैं, इसलिए स्थिति पिछले 10 वर्षों से बेहतर है
• यह अध्ययन Research Notes of the AAS में पिछले महीने प्रकाशित paper में शामिल है

[GN⁺]

Hacker News की टिप्पणियाँ

• Titius-Bode law[1] याद आ गया। एक सरल equation ने उस समय ज्ञात सभी ग्रहों की कक्षाओं को match कर दिया था, asteroid belt में एक और ग्रह होना चाहिए—यह prediction भी सही निकली और Uranus की दूरी भी, लेकिन Neptune पर यह fit नहीं हुआ, इसलिए इसे खारिज माना गया
  यह मानना भी मुश्किल है कि ऐसा संबंध सिर्फ संयोग नहीं बल्कि सच में मौजूद है, और उससे भी ज्यादा मुश्किल है कि इसके पीछे intelligent design है
  [1]https://en.wikipedia.org/wiki/Titius%E2%80%93Bode_law
  • अगर perturbations न हों, तो मुझे लगा था कि accretion rings और ग्रह orbital resonance effect के कारण mathematical spacing में बनते हैं। इसका मतलब बहुत low-energy state है, कुछ वैसा ही जैसे vibration modes integer harmonics की ओर जाते हैं
    classical शब्दों में कहें तो दावा यह है कि mathematics में मौजूद harmony, physical universe में भी harmony के रूप में दिखती है [1]। उल्टा यह अजीब है कि physical harmony ज्यादा नहीं दिखती, शायद nonlinear interactions की भारी complexity की वजह से
    [1] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S240587262200003X
  • intelligent design को अलग रख दें, तब भी ऐसे system के कम-से-कम एक मौजूद होने की संभावना बहुत ज्यादा है, और साथ ही सिर्फ एक ही मौजूद होने की संभावना भी काफी ज्यादा है। हो सकता है हमने किस्मत से उसी एक को observe कर लिया हो
  • वह law किसी star के आसपास material की long-term evolution समझाने के starting point के तौर पर अच्छा लगता है, लेकिन सभी possible cases को capture करने के लिए बहुत simple है। किसी hypothesis को refute करने के आधार के रूप में यह ठीक नहीं लगता
  • यह research करने वाले astronomers भी उस “law” को जानते होंगे और उन्होंने उसे rule out किया होगा। निजी तौर पर मुझे यह इतनी बेतुकी बात नहीं लगती
  • Uranus तक की “सटीक दूरी” से क्या मतलब है?
• The Planets Are Weirdly In Sync - Steve Mould - https://www.youtube.com/watch?v=Qyn64b4LNJ0
  “Jupiter के तीन सबसे बड़े moons के बारे में सोचिए। Europa, Io की तुलना में Jupiter की परिक्रमा करने में ठीक दोगुना समय लेता है, और Ganymede को उससे भी दोगुना समय लगता है। ऐसा कैसे संभव है? यह synchronization का उदाहरण है, लेकिन इसका mechanism क्या है? यह video orbital resonance नाम की चीज़ समझाता है”
  • लेकिन वही तो Saturn के rings में gaps बनने की वजह भी है। तो क्या debris ऐसी orbit में टिक नहीं सकता, लेकिन planet वहाँ lock हो सकता है?
• समझ नहीं आ रहा कि इस system में “mathematically perfect” हिस्सा क्या है। article में साफ नहीं दिखता
  • companion article [1] में detail में बताया गया है: जब planet 1, 54 orbits पूरी करता है, तब planets 2–6 क्रमशः 36, 24, 16, 12, 8 orbits पूरी करते हैं। consecutive ratios 2/3, 2/3, 2/3, 3/4, 3/4 हैं, और planet 1 के 54 orbits के बाद सभी planets उसी relative position पर लौट आते हैं
    [1] https://www.space.com/six-sub-neptunes-found-100-light-years-from-earth
  • सभी छह planets resonant orbits में हैं, और ratio 54:36:24:16:12:9 है। यानी 3:2 तीन बार और 4:3 दो बार repeat होता है
    https://en.wikipedia.org/wiki/HD_110067#Planetary_system
  • photo caption में यह लिखा है: “छह planets central star HD 110067 की harmonious rhythm में परिक्रमा करते हैं, और कुछ परिक्रमाओं के बाद planets align हो जाते हैं”
• किसी star की परिक्रमा करने वाले planets में अब तक खोजा गया सबसे dark TrES-2b [0] अक्सर मुझे alien life का सबसे अच्छा candidate लगता था। मेरी hypothesis है कि उसका अंधेरा इसलिए है क्योंकि वहाँ की civilization ने Dyson sphere [1] जैसी किसी method से solar energy का लगभग 100% इस्तेमाल करने का तरीका खोज लिया है
  [0] https://exoplanets.nasa.gov/exoplanet-catalog/1716/tres-2-b
  [1] https://en.wikipedia.org/wiki/Dyson_sphere
  • NASA exoplanet visualization tool बहुत शानदार है। मुझे पता नहीं था कि ऐसा कुछ मौजूद है। जैसे-जैसे exoplanet data की समझ बेहतर होगी, ऐसे virtual visualizations भी बेहतर होते जाएंगे। light के एक pixel से निकाली जा सकने वाली जानकारी हैरान करती है
  • “इस planet का atmosphere lava जितना गर्म है” यह fact देखते हुए, ऐसी hypothesis की संभावना बहुत कम लगती है
  • अगर Jupiter से 1.5x gravity झेल सकते हैं, तो aliens काफी मजबूत होंगे :)
  • यह उस तरह काम नहीं करता जैसा आप सोच रहे हैं। अगर सारी energy इस्तेमाल कर ली जाए तो planet पहले लाल, फिर सफेद चमकने लगेगा। आखिर में वह star जितना गर्म हो जाएगा, और उस point के बाद उससे और energy नहीं मिलेगी
    जब तक उस energy को somehow matter में नहीं बदला जा रहा, laws of thermodynamics के अनुसार सारी energy अंततः heat बन जाती है
  • interesting exoplanet तो है, लेकिन gas planet पर कोई कैसे रह सकता है, यह समझ नहीं आता
• लगता है paper के authors ठीक से नहीं समझते कि planetary resonance कैसे काम करता है, और resonance बनाए रखने के लिए orbits कितनी exact होनी चाहिए
  resonance बहुत common है। Solar System के भीतर भी कई bodies के बीच तरह-तरह के resonances हैं
  resonance stable होने के लिए दो bodies की orbits का एक-दूसरे से mathematically precise तरीके से match होना जरूरी नहीं है। tolerance काफी wide होती है। जब दो planets resonance के काफी करीब आ जाते हैं, तो feedback की वजह से resonance stabilize हो सकता है। हर orbit पर planets energy exchange करते हुए resonance को preserve करते हैं, और इसे तोड़ने के लिए काफी external input चाहिए
  इस system में सचमुच interesting चीज लंबी resonance chain है। लेकिन यह भी बहुत exceptional नहीं है। अगर आप समझते हैं कि resonance कैसे बनती है, तो दिखता है कि जब सभी planets resonance के काफी करीब आ जाते हैं, वे एक-दूसरे को energy transfer करके उसी state में adjust हो सकते हैं और फिर resonant orbit बनाए रख सकते हैं

ऐसी resonance को गैर-प्राकृतिक मूल का मानने की कोई वजह नहीं है। यह वैसा ही है जैसे कहना कि चंद्रमा का rotation period उसके orbital period के बिल्कुल बराबर है, इसलिए वह हमेशा अपना एक ही हिस्सा पृथ्वी की ओर रखता है, तो किसी ने चंद्रमा को उस orbit में रख दिया होगा। यह साफ़ तौर पर गलत है, और ऐसी resonance आसानी से और स्वाभाविक रूप से बनती है।

• लेखक SETI, Berkeley, Oxford, NASA से जुड़े वैज्ञानिक हैं। शायद इस विषय के बारे में वे हमसे कहीं ज़्यादा जानते होंगे।
  ऐसे ही HN comments की तरह, मुझे लगता है कि इसमें एक valid सवाल तो है। लेकिन कोई चीज़ contradiction जैसी दिखती है, इसलिए तुरंत यह निष्कर्ष निकाल लेना कि सामने वाला गलत या बेतुका है, एक गलती है। मेरी सोच और उनकी सोच के बीच का mismatch मेरी तरफ़ की समस्या भी हो सकता है, और orbital physics में तो इसकी संभावना कहीं ज़्यादा है।
  इस उदाहरण में ऐसे सोचना बेहतर है: “मुझे तो लगता है कि planetary resonance observed phenomenon को explain करती है। लेखकों ने भी ज़रूर यह सोचा होगा, तो paper में उन्होंने इस issue को कैसे handle किया होगा?” जब तक आप भगवान नहीं हैं, विनम्रता सच के ज़्यादा करीब होती है।
• लेख ऐसा दावा नहीं करता। बस title को ऐसे पढ़ा जा सकता है, और शायद यह संयोग न भी हो।
  वैज्ञानिक इस system की जांच इसलिए कर रहे हैं क्योंकि इसमें ऐसी properties हैं जिनसे signal detection आसान हो सकता है।
• कोई भी यह नहीं कह रहा कि resonance गैर-प्राकृतिक है। इस system का edge-on दिखना दूसरी तरह से search के लिए फायदेमंद है।
  HD 110067, TESS follow-up observation program का target है, और क्योंकि पृथ्वी से यह system edge-on दिखता है, इसलिए चाहे intentional transmitter हो या interplanetary communication की leakage, detection की संभावना बढ़ जाती है। साथ ही यह explanation है कि ग्रह जितने ज़्यादा होंगे, habitable zone की position से अलग, किसी advanced civilization द्वारा पड़ोसी ग्रहों तक technology फैलाए जाने की संभावना भी उतनी बढ़ती है।
  https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2515-5172/ad235f
• लगता नहीं कि इसका असली implication वही है। पृथ्वी पर जीवन वैसा नहीं होता जैसा आज है, अगर चंद्रमा की orbit stable ocean currents न बनाती। ऐसी conditions न हों तो “life” के long-term growth को establish करने में complexity बढ़ जाएगी।
• असल में इस system को देखने की वजह यह है कि हम इसे लगभग face-on ऊपर से देख रहे हैं, इसलिए सभी ग्रहों की orbits एक साथ देख सकते हैं। इसलिए नहीं कि orbits को गैर-प्राकृतिक माना जा रहा है।
• इस star system का wiki page: https://en.wikipedia.org/wiki/HD_110067
• जो लोग कहते हैं कि resonance phenomenon को explain करती है, उनके संदर्भ में paper शायद यह नहीं कहता कि “mathematically perfect” orbits intelligence का sign हैं।
  HD 110067 में छह mini-Neptune-type ग्रह हैं, और सभी एक stable resonance chain में अपने host star की परिक्रमा करते हैं। कम से कम चार ग्रहों वाले ज्ञात stars में यह सबसे चमकीला है, और ग्रहों की बेहद orderly orbital configuration planetary systems के orbital evolution और mini-Neptune atmospheres की composition का अध्ययन करने का अभूतपूर्व अवसर देती है। इनमें से तीन ग्रह low density दिखाते हैं, जो बड़े और hydrogen-rich atmospheres की ओर इशारा करता है। Mini-Neptune अब तक खोजे गए exoplanets में सबसे common types में से एक हैं, इसलिए वे liquid water support कर सकते हैं या नहीं, यह SETI target prioritization के लिए महत्वपूर्ण है।
  साथ ही HD 110067 technosignature search target के रूप में भी मूल्यवान है। पृथ्वी से यह system edge-on दिखता है, इसलिए intentional transmitters या interplanetary communications की leakage radiation detect करने की संभावना बढ़ती है, और ग्रहों की अधिक संख्या यह संभावना बढ़ाती है कि कोई advanced civilization पड़ोसी ग्रहों तक technology फैला चुकी हो।
  https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2515-5172/ad235f
• “satellites और telescopes से solar system plane की दिशा में emitted radio waves” वाला phrasing अजीब है।
  Radio telescopes radio waves “shoot” नहीं करते, बल्कि receive करने वाले instruments नहीं हैं क्या? Deep Space Array जैसे transmit करने के लिए configured cases में भी वे solar system plane की ओर नहीं, बल्कि उस spacecraft की ओर transmit करते हैं जिससे communication करनी है।
  Satellites तो और भी नहीं। उन्हें power बचानी होती है, इसलिए वे radio waves outer space की ओर नहीं भेजते, और antenna पृथ्वी की ओर होता है।
  ऊपर से जिस sentence में वह phrase है, उसमें main verb नहीं है, इसलिए उसका मतलब समझने के लिए मुझे कई बार पढ़ना पड़ा।
  • कुछ radio telescopes radar astronomy में इस्तेमाल होते हैं।
    https://en.wikipedia.org/wiki/Radar_astronomy
  • अगर alien signal सच में capture भी हो जाए, तो वह signal बहुत-बहुत पहले भेजा गया ही होगा।
• मैंने सुना है कि alien technology का मजबूत evidence मिलना इतना बड़ा event होगा कि astrophysicists जिन लगभग हर star system को देखते हैं, उसमें potential anomalies की जांच करते हैं।
• मुझे पहले पढ़ा हुआ एक novel याद आ गया। Spoiler से बचने के लिए title नहीं बताऊंगा, लेकिन उसका एक छोटा twist यह था कि universe में हम जो galaxies की large-scale structure देखते हैं—जो star formation और life के लिए favorable structure है—वह Big Bang के आसपास से जीवित intelligent species का art project था।
  Xeelee Sequence नहीं है :P