Zichtbaar buitenaards

In januari wordt in Los Angeles een internationale conferentie over lasers van hoog vermogen gehouden. Speciale gastspreker is Charles Townes, die er veertig jaar geleden op wees dat interstellaire communicatie ook via optische lasers kan plaatsvinden.

In de lente van 1960 luisterde de Amerikaanse astronoom Frank Drake, verbonden aan het National Radio Astronomy Observatory in Green Bank, twee maanden lang met een radiotelescoop naar twee nabije sterren, Epsilon Eridani en Tau Ceti. Die leken veel op de zon, zouden dus ook planeten kunnen hebben en misschien wel een planeet als de aarde. En als daar ook wezens waren die radiotelescopen bouwden, zouden die hun aanwezigheid door signalen kenbaar kunnen maken. Met Drake's project Ozma, genoemd naar het boek Wonderful Wizard of Oz (1900) van de Amerikaanse schrijver Frank Baum, konden zulke signalen misschien worden opgevangen.

Drake gaf gevolg aan een suggestie van Giuseppe Cocconi en Philip Morrison, twee onderzoekers van de Cornell-universiteit in Ithaca. Die hadden in 1959 in Nature een spraakmakend artikel gepubliceerd, `Searching for Interstellar Communications', waarin zij poneerden dat interstellaire communicatie het beste via microgolven – radiogolven van hoge frequentie – kon plaatsvinden. En deze golven `zouden ook het beste middel zijn om naar het mogelijke bestaan van buitenaardse beschavingen te zoeken'. Met name de golflengte van 21 centimeter, van neutraal waterstofgas, was aan te raden, `omdat die bekend zou moeten zijn bij iedere waarnemer in het heelal'.

Drake's experiment was het startsein voor een lange speurtocht naar buitenaardse beschavingen, kortweg SETI (Search for Extra-Terrestrial Intelligence). In de loop van meer dan zestig SETI-projecten werd overal op aarde de gehele hemel afgespeurd. Vaak konden de onderzoekers `meeluisteren' tijdens waarnemingen die voor zuiver radioastronomische doeleinden werden verricht: zo konden de kosten van een SETI-project binnen de perken worden gehouden. Bij de meest recente SETI-projecten werd en wordt met behulp van computers automatisch op miljoenen radiogolflengten naar signalen uit de kosmos gezocht. En bij SETI@home kan zelfs iedereen via Internet met zijn computer stukjes van de gigantische datastromen doorspitten (zie Science, 8 dec.).

In april werd in de Verenigde Staten het eerste prototype gepresenteerd van de Allen Telescope Array (ATA), genoemd naar één van de sponsors: Paul Allen, de mede-oprichter van Microsoft. Het zevental radioschotels is de voorloper van een veld van honderden of misschien wel duizenden kleine radioschotels die in totaal een oppervlak van één hectare kunnen gaan bestrijken – vandaar de alternatieve aanduiding `One Hectare Telescope'. De ATA is een project van de universiteit van Californië en het SETI Institute, het grootste particuliere instituut voor onderzoek naar leven buiten de aarde. Als ATA in 2005 de hemel gaat afluisteren, beschikt de SETI-gemeenschap over een radiotelescoop die 24 uur per dag voor dit werk beschikbaar is.

De Allen Telescope Array werd gepresenteerd in het kader van de viering van de veertigste verjaardag van Project Ozma. Frank Drake, een van de promotors van ATA, zei tijdens de presentatie dat `SETI zich sinds Project Ozma heeft ontwikkeld tot een wetenschap die overal op aarde door eminente astronomen wordt beoefend' en dat de Allen Telescope Array `de volgende logische stap in de ontwikkeling van deze wetenschap is'. Over de eerste uitspraak zal iedereen het eens zijn, maar over de tweede niet. Een groeiend aantal SETI-adepten meent namelijk dat we beter naar signalen van ET's kunnen gaan kijken.

geen respons

Deze ommekeer is niet alleen een gevolg van het feit dat we na veertig jaar luisteren nog niets hebben gehoord, want daarvoor zijn redenen genoeg te bedenken. Misschien zenden `zij' hun signalen in andere richtingen, hebben ze eeuwen geleden al gezonden en zijn ze vanwege het uitblijven van respons weer gestopt, hebben ze pas over enkele eeuwen de technologie om te kunnen zenden, of willen ze zich helemaal niet verraden. Aan al deze toevalsfactoren kunnen we niets veranderen, maar wat we wel in de hand hebben is het golflengtegebied: misschien zoeken we in de verkeerde frequentieband.

Er zijn geen redenen waarom wezens elders in het heelal hun aanwezigheid niet op radiogolflengten maar met laserlicht kenbaar zouden willen maken. Het is heel goed denkbaar dat bij hen de lasertechnologie eerder tot ontwikkeling is gekomen dan de radiotechniek. Bovendien heeft communicatie op lasergolflengten enkele belangrijke voordelen. Een laserbundel kan veel meer informatie bevatten, spreidt zich in de ruimte veel minder uit en aan de ontvangstzijde heeft men veel minder last van storingen uit de omgeving: mobiele telefoons, scooters, vliegtuigen, satellieten enzovoorts.

Worden lasersignalen niet overstraald door het licht van de ster waar ze vandaan komen? Dat is geen probleem omdat bij een laser alle energie in één golflengte is geconcentreerd. Met behulp van een spectroscoop kan het licht van de ster worden uitgesmeerd en verzwakt, terwijl het licht van de laser vrijwel even sterk blijft. De signalen springen er nog sterker uit wanneer in het infrarood wordt gezonden. Sterren als de zon zijn in het infrarood heel zwak en de infrarode straling zelf wordt in de ruimte nog minder geabsorbeerd dan zichtbaar licht. Volgens Paul Horowitz, een SETI-veteraan van de universiteit van Harvard, kunnen met onze technologie laserpulsen door het melkwegstelsel worden gestuurd die meer dan duizend maal zo helder zijn als het licht van de zon. Een technologisch verder ontwikkelde beschaving kan misschien pulsen produceren die miljoen maal zo helder zijn.

Al in 1961 suggereerden de Amerikaanse fysici Robert Schwartz en Charles Townes, stelling nemend tegen de bewering van Cocconi en Morrison, om bij het zoeken naar signalen van ET's ook aan lasersignalen te denken. De laser was toen echter pas een jaar oud, werkte nog vrij omslachtig en had nog een gering vermogen, terwijl de radiotelescoop al een explosieve ontwikkeling had doorgemaakt en radiosignalen uit de verste uithoeken van het heelal wist op te vangen. Bovendien werd op aarde al meer dan een halve eeuw lang met behulp van radiogolven gecommuniceerd. Dit alles heeft er zeker toe bijgedragen dat ook het zoeken naar tekenen van buitenaardse beschavingen op radiogolflengten begon en niet met laserapparatuur.

In het begin van de jaren negentig begonnen enkele onderzoekers er bij de SETI-gemeenschap op aan te dringen om het zoeken uit te breiden naar optische golflengten. De meest vasthoudende van deze Don Quichots was en is Stuart Kingsley, directeur van een opto-elektronische onderneming in Columbus, Ohio. Maar hoewel de lasertechnologie toen al een enorme ontwikkeling had doorgemaakt en ruimtevaartorganisaties zelfs plannen ontwikkelden voor laser-communicatie met satellieten en ruimtesondes, bleef SETI gebruik maken van radiotechnologie. Volgens Kingsley werd de SETI-gemeenschap toen nog te sterk gedomineerd door bepaalde ``persoonlijkheden'', onder wie SETI-pioneer en microgolf-proponent Bernard Oliver, en `'verhinderde de politiek een meer open discussie over de doeltreffendheid van SETI.''

In Australië, Rusland en de Verenigde Staten hadden enkele astronomen (onder wie particulieren) inmiddels al op eigen houtje apparatuur gebouwd om naar lasersignalen uit de kosmos te zoeken. Pas in 1998, drie jaar na de dood van Oliver, vond een belangrijke verandering binnen de SETI-gemeenschap plaats. Het SETI Instituut en de Planetary Society (een organisatie die vele SETI-projecten heeft gepromoot en gesteund) verklaarden dat het zoeken naar signalen van buitenaardse beschavingen ook in zichtbaar licht een haalbare kaart was en begonnen activiteiten in die richting te ontplooien.

Sinds die tijd zijn er enkele workshops georganiseerd om de strategie van `Optical SETI' – ofwel OSETI – te bepalen en op de universiteit van Harvard en van Californië zijn projecten gestart waarmee nu bij grote aantallen sterren naar signalen op lasergolflengten wordt gezocht. Net zoal bij de projecten op radiogolflengten kunnen de onderzoekers hierbij soms meekijken over de schouders van astronomen die deze sterren al om andere redenen waarnemen. Bij OSETI wordt dan – heel toepasselijk – `meegekeken' bij waarnemingen die tot doel hebben planeten van het formaat van Jupiter op te sporen.

Bij het zoeken naar zulke planeten worden van de sterren zeer gedetailleerde spectra opgenomen, waaruit dan hun snelheid (in de waarnemingsrichting) wordt afgeleid. Als die snelheid een periodieke variatie vertoont, kan dit betekenen dat er iets om die ster heen draait. Op de universiteit van Californië wordt nu onder leiding van de bekende planetenjager Geoffrey Marcy in zulke sterspectra ook op bepaalde golflengten gezocht naar ultra-smalbandige details die op laserstraling van niet-natuurlijke herkomst zouden kunnen wijzen, precies zoals de laserpioniers Schwartz en Townes al in 1961 suggereerden.

afgetapt

Bij een andere project, onder leiding van Dan Werthimer, wordt naar extreem korte laserpulsen uit de richting van bekende sterren gezocht. Dat gebeurt met een automatische telescoop die voorzien is van een supersnelle camera. Eenzelfde soort onderzoek vindt plaats op de universiteit van Harvard, waar onderzoekers van het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics al enige jaren spectroscopisch de snelheid van nabije sterren meten. Een deel van het licht van hun telescoop wordt `afgetapt' en met behulp van twee snelle optische detectoren nagevlooid op laserpulsen. Eenzelfde systeem wordt nu op de universiteit van Princeton geïnstalleerd. Als straks simultaan met Harvard dezelfde sterren worden waargenomen, kan de herkomst van mogelijke signalen nog beter worden vastgesteld.

Kingsley heeft goede hoop dat de nieuwe wind die nu in de SETI-gemeenschap waait tot gevolg zal hebben dat ``tegen het jaar 2005 de meeste SETI-activiteiten op onze planeet in zichtbaar licht zullen plaatsvinden.'' Aangezien we natuurlijk niets van de gedachten, motieven en mogelijkheden van eventuele buitenaardse beschavingen weten, blijft ook het zoeken naar optische signalen van zulke beschavingen vergelijkbaar met het zoeken naar een speld in een hooiberg. Maar, zoals Cocconi en Morrison veertig jaar geleden al opmerkten: ``Al is de kans op succes moeilijk in te schatten, wanneer we nooit zoeken blijft de kans nul''.

    • George Beekman