onsdag 31 oktober 2018

'Oumuamua-mysteriet

Är vi ensamma, eller finns det andra civilisationer där ute bland stjärnorna? Den frågan hör till de största vi kan ställa oss, och som om den inte vore spännande nog i sig har den en praktisk sida, då svaret kan ha stora konsekvenser för mänsklighetens framtidsutsikter. Detta sista tydliggörs med den så kallade The Great Filter-formalismen, som i korthet utgår från observationen att från kanske 1022 (ge eller ta en tiopotens eller två) potentiellt livgivande planeter i det synliga universum så verkar det som om inte en enda har utvecklat en teknologisk supercivilisation av sådana dimensioner att den är synlig för astronomer var som helst i sagda universum, och konstaterar att någonstans på vägen från potentiellt livgivande planet till supercivilisation finns en flaskhals (eller flera) som är extremt svår att passera. Har vi (mänskligheten) passerat denna flaskhals, eller ligger den ännu framför oss? Om detta har jag skrivit här på bloggen, i Kapitel 9 i min senaste bok Here Be Dragons, och i en artikel i International Journal of Astrobiology tillsammans med Chalmerskollegan Vilhelm Verendel häromåret.

Ett problem för den som vill göra framsteg på det här området är bristen på direkta data, utöver den ensamma datapunkt som den stora tystnaden därute utgör, och det ständigt ökande antalet upptäckta exoplaneter som backar upp uppskattningar som den ovan om antalet potentiellt livgivande planeter därute. (Indirekta data om hur allmänt gästvänligt vårt universum är för härbärgerande av liv finns det mer gott om, och skall inte fnysas åt. Ämnet astrobiologi sysslar med sådant.)

Men när det plötsligt dyker upp något som är en helt ny och möjligen relevant datatpunkt, så förtjänar det vårt intresse. Som stenbumlingen (eller vad det nu är) 'Oumuamua.

'Oumuamua upptäcktes den 19 oktober 2017, och det kunde snabbt rekonstrueras att den 40 dagar tidigare passerat sitt preihelium i närheten av Merkurius omloppsbana (och några äldre fotografier där 'Oumuamua dittills obemärkt figurerat kunde rotas fram till stöd för det). Det väntade hade varit att notera den som ännu en asteroid eller komet. Sådana rör sig (med vanligtvis god precision) i elliptiska banor runt solen. Hur avlång ellipsen är beskrivs matematiskt av dess excentricitet e mellan 0 och 1, där e=0 svarar mot en perfekt cirkel, och banan blir alltmer avlång ju mer e närmar sig 1. Problemet med 'Oumuamua är att dess e-värde uppmättes till cirka 1.2, vilket innebär att banan inte är elliptisk utan hyperbolisk, vilket i sin tur tyder på att 'Oumuamua blott är en gäst (den första och hittills enda vi observerat) i vårt solsystem, alltså ett objekt som kommit inramlandes från den interstellära rymden.

Allt detta är spännande nog, men det finns mer att säga om 'Oumuamua med potential att kittla vår fantasi:
  • Den är ovanligt avlång. Dess dimensioner är behäftade med osäkerhet, men den bästa uppskattningen pekar på en längd på 230 meter och bredd resepektive tjocklek på 35 meter vardera. Även om den ovanliga formen kan få den fantasifulle att associera till Clarkeska monoliter, så är det inte i sig tillräckligt för att vi på allvar skall börja fundera på om 'Oumuamua är ett artificiellt föremål från en utomjordisk civilisation, men det kommer mer:
  • Robin Hanson (mannen bakom The Great Filter) påpekade samma höst att av interstellära objekt av 'Oumuamuas storlek som når tillräckligt långt in i vårt solsystem för att vi skall väntas observera dem, så träffar 'Oumuamua närmare Solen än 99% kan väntas göra, förutsatt att det inte suttit någon därute och avsiktligt siktat nära Solen. Källhänvisningen för denna sifferuppgift är inte klockren, men om vi ändå antar att den är riktig så har vi alltså ett p-värde på 0.01. Jag har i andra sammanhang framhållit att p-värden i den storleksordningen inte är fullt så imponerande som många tycks tro, och det gäller givetvis i än högre grad då nollhypotesen som i detta fall formulerats efter att man sett data. När alternativhypotesen är av så spektakulär natur som i detta fall - att någon avsiktligt skickat 'Oumuamua till vårt solsystem - är anledningen till skepsis ännu större, men jag kan inte se att det skulle vara något allvarligt fel att låta siffran inspirera oss att fundera vidare över den hypotesen. Och det kommer ännu mer:
  • I en artikel i Nature tidigare i år påvisades att 'Oumuamua bana uppvisat avvikelser (med överväldigande statistisk signifikans) från vad gravitationsteorin förutsäger. En naturlig förklaring till en sådan avvikelse vore om 'Oumuamua likt en komet uppvisade avdunstning från ytan till följd av den infallande solstrålningen. Ett rykande (no pun intended) aktuellt preprint av astrofysikerna Shmuel Bialy och Abraham Loeb, och en kommentar till denna av Paul Gilster, hävdar dock att kometteorin inte håller. Istället föreslås solvind som en förklaring, vilket dock kräver att 'Oumuamua har så liten massa att den blott kan vara ett lövtunt skal (högst cirka 0.3 mm). Vad som kan skapa ett sådant objekt vet vi inte, men Bialy och Loeb föreslår att "one possibility is a lightsail floating in interstellar space as debris from an advanced technological equipment".
Och Gilster bjuder på andra överslagsräkningar som ytterligare förstärker intrycket att det är något skumt med 'Oumuamua.

Givet sin blygsamma storlek är 'Oumuamua nu bortom räckhåll för våra teleskop, men jag anser att gåtan om dess beskaffenhet och ursprung är tillräckligt angelägen för att vi inte skall låta en sådan detalj knäcka oss. Gilster hävdar visserligen att "it’s too late to get a mission off to chase it with chemical rockets", men det torde i så fall finnas andra tekniska lösningar. Till vilken kostnad det går att göra vet jag inte, men om det skulle gå att rymma inom en budget på säg 100 miljarder kronor (som två Large Hadron Colliders, typ) så tycker jag utan tvekan att vi skall försöka. Jag håller fortfarande för troligast att 'Oumuamua har naturligt ursprung, men tillräckligt mycket fog finns idag för spekulationer om motsatsen för att en närmare undersökning skall ha väldigt hög prioritet.

Edit: Knappt har jag tryckt på knappen för att publicera denna bloggpost förrän jag nås av tips om ett preprint av Andreas Hein et al med detaljer om hur den rymdexpedition jag efterfrågar i sista stycket skulle kunna genomföras.

14 kommentarer:

  1. We are told it is an interstellar object that passed Earth orbit 9 August 2017. Nobody saw it then because Earth was far away in its orbit around the Sun. The interstellar object was heading for the Sun at 49 670 m/s speed. The interstellar object Oumuamua then, around 9/10 September 2017 did a gravity assisted slingshot around the Sun at 87 710 m/s max speed to pass Earth orbit again on 10 October 2017 at 49 670 m/s speed. It was a very funny gravity assisted slingshot. It took a month to change the velocity while the direction somewhere, right, left, up or down changed!
    And then, on 19 October 2017, Oumuamua was first spotted, because Earth had orbited another two months around the Sun, so Mr. Robert Weryk on Hawaii could see it leaving him, Hawaii and Earth. He thought it was a comet, but it wasn't. Then he thought it was an asteroid, but it wasn't. So it must have been an interstellar object. I think it is the latest NASA/JPL science fiction BS. Just an old copy/paste show. http://heiwaco.com/moontravelc.htm

    SvaraRadera
  2. Arne Söderqvist2 november 2018 19:10

    Eventuellt liv och eventuella civilisationer i världsrymden som ger sig tillkänna kan mycket väl ha försvunnit om de alls existerat. Från en planet på tusen ljusårs avstånd tar det ju tusen år för en signal att nå jorden. Besvarar man ett meddelande tar det ytterligare tusen år för svaret att nå fram. Det torde alltså vara omöjligt att kommunicera med andra civilisationer. Än värre blir det beträffande planeter på miljoner ljusårs avstånd.
    Man kan ju åtminstone hoppas att den jordiska civilisationen finns kvar om tusen år. Den har aldrig tidigare utsatts för så stor fara som i vår tid. Det är civilisationen själv som utgör faran.

    SvaraRadera
  3. Spännande jag vill minnas att Ulf Danielsson förespråkat att vi skall skicka iväg solsegel till främmande solsystem. Då skulle detta enligt dessa ideer vara någon som skickat ett till oss.

    Men en hake ,bortsett från de dåliga sannolikheterna, är väl att ett sådant segel väl skickas med mycket större hastighet. Rätt?

    SvaraRadera
  4. Men extremt osannolika händelser inträffar väl förr eller senare? Det vore väl osannolikt att endast sannolika händelser skulle inträffa?

    SvaraRadera
    Svar
    1. Så är det. Om vi observerar en lång rad interstellära besökare så kommer till slut en och annan att ha en del märkliga karaktäristika. Men här dök märkligheterna upp redan för det allra första objekt av detta slag vi observerade, och det ställer eventuellt saken i ett annat läge. Nästa objekt vi upptäcker i samma kategori kommer troligtvis att antingen rejält försvaga eller kraftigt förstärka vår uppfattning om att något märkligt är i görningen.

      Radera
    2. Sannolikheten för att stenen skulle ha just den form och bana den har är t.o.m. oändligt liten. Det gäller dock alltid i ett kontinuerligt utfallsrum, som rymden axiomatiskt kan antas vara. Jag ser inte heller poängen.

      Radera
    3. Stackars dig, AB, du har dessvärre tänkt ut en anledning till att aldrig någonsin behöva förvånas eller förundras över något du ser. Andefattig kommer resten av din tid på jorden att bli.

      (Eller kanske inte ändå, om du betänker att det inte handlar om förvånas så snart något osannolikt sker, utan om att förvånas då något osannolikt och intressant inträffar.)

      Radera
  5. "om det skulle gå att rymma inom en budget på säg 100 miljarder kronor (som två Large Hadron Colliders, typ) så tycker jag utan tvekan att vi skall försöka."

    Hur tänker du här? Anser du verkligen att den förväntade nyttan av ett projekt som kanske kan ge mer information om Oumuamua är större än den förväntade nyttan om dessa 100 miljarder istället läggs på att reducera lidande för djur eller människor på jorden? Eller läggs på AI alignment? Eller...

    SvaraRadera
    Svar
    1. Jag tänkte inte att vi skulle ta de 100 miljarderna från de budgetarna, utan från vår konsumtion av Coca-Cola, potatischips och plastleksaker.

      Radera
    2. Ser gärna att resurser flyttas från de tre sakerna till bättre ändamål förstås :-)

      Men varje lösgjord resurs ger ju en ny beslutssituation: vad ska den läggas på istället? Från ett EA-perspektiv behövs då ytterligare argument för att Oumuamua-projektet ger större förväntad nytta. Jag tror detta liksom de flesta rymdrelaterade projekt står sig slätt.

      Radera
    3. Som framgått i en annan bloggpost så gillar jag verkligen EA. Däremot tror jag inte alls på den karikatyrartade variant där man först räknar ut att malarianät ger det största utbytet, och sedan inte tillåter sig att satsa några resurser överhuvudtaget på något annat än malarianät.

      Radera
    4. Tack för en mycket intressant och stimulerande bloggpost, Olle!

      Du skriver det inte explicit, men jag gissar att du tycker att den evidens som ligger till grund för slutsatsen att det är något skumt med 'Oumuamua bör granskas grundligt i samband med att rymdexpeditionen du föreslår inleds och att expeditionen ska avbrytas om resonemangen inte visar sig hålla. 100 miljarder kronor är visserligen inte mycket om det kan tas från budgeten för Coca-Cola, potatischips och plastleksaker, men här får du tänka på risken att allmänheten inte vill finansiera ytterligare liknande rymdexpeditioner framöver om det visar sig att 'Oumuamua är helt naturlig (vilket rimligen är den allra troligaste förklaringen).

      Jag har försökt titta närmare på den evidens du nämner i bloggposten. Hansens påpekande tycks vara hörsägen och jag kan inte hitta något resonemang till stöd. Jag antar att det är vad du menar när du - kanske väl snällt - skriver att källhänvisningen inte är klockren. Därefter nämner du artikeln i Nature av Micheli et al., där författarna drar slutsatsen att avvikelserna från gravitationsteorins förutsägelser är konsistenta med att 'Oumuamua har termiska egenskaper som liknar en komet, och skriver att Bialy och Loeb i sitt preprint avfärdar denna teori. Vad jag kan se är det en relativt junior forskare, Roman Rafikov, som i en teoretisk artikel argumenterat för att kometteorin inte håller. Bialy och Loebs tar detta som sin utgångspunkt och deras bidrag är att undersöka om solvind kan vara en alternativ förklaring.

      I Glisers bloggpost citeras ett e-brev från Loeb där han hävdar att stjärnorna i galaxen måste producera hundra miljoner gånger fler objekt än vad han varit med och räknat ut. I mitt tycke verkar det betydligt starkare än Hansens påstående, och här är chansen större att det lättare går att fylla i de saknade detaljerna i beräkningen själv.

      Radera
  6. Visst, men jag skulle spontant inte placera Oumuamua-projektet ens på topp 100 över EA-angelägna underfinansierade projekt, därav min förvåning och sen nyfikenhet hur du tänkte kring nyttan.

    SvaraRadera
    Svar
    1. Nyttan. För något år sedan eller två intervjuades jag av en journalist om forskning kring Fermis paradox. Frågan "men vad är det egentligen för nytta med att veta om det finns intelligent liv därute?" gjorde mig först förstummad, men jag fick till slut ur mig ett någorlunda artigt men lite svamligt svar, något om hur utökad kunskap om människans plats i universum hör till de vackraste framsteg vår civilisation överhuvudtaget kan göra, och att detta är ett egenvärde som inte behöver motiveras med nyttoöverväganden. Något sådant. Först efteråt kom jag på att jag kunde ha travesterat Louis Armstrong.

      Radera