Dienstag, Januar 19, 2016

Erste Superzivilisation entdeckt?

Der Fall KIC 8462852

Der Stern KIC 8462852 steht unter dem Verdacht, dass wir dort Bauergebnisse einer Superzivilisation beobachten. Sollten sich die Beobachtungen bestätigen, dann ändert sich unser Weltbild grundlegend, das erste mal seit der Aufklärung. Warum ich den Verdacht für sehr begründet halte, will ich im folgenden Blogbeitrag näher erläutern
Vorab die unabhängigen und unerklärlichen Hauptindizien:

  • Völlig ungewöhnliche Form der Verdunklungskurve
  • Völlig ungewöhnliche Stärke der Verdunklung
  • Völlig ungewöhnliches Dimmen eines Hauptreihensterns
Ein aktuelles Update im Vortrag am SETI (12.8.2016)

Was wurde genau beobachtet?

Mit der Raumsonde Kepler wurde zwischen 2009 und 2013 ein bestimmter Bereich des Himmels permanent beobachtet und insbesondere die Helligkeit aller Sterne in diesem Bereich gemessen.

Himmelsausschnitt, den Keppler beobachtet. In dem Bereich von 105 Quadratgrad wurden 190.000 Sterne überwacht. Quelle Wikipedia

Wenn auf der direkten Sichtlinie von Kepler zum Stern ein Planet vorbeigezogen ist, dann verdunkelte sich der Stern um etwa 1% und man kann vermuten es ist ein Planet. 

Kepler Teleskope, das unabhängig von der Erde um die Sonne kreist um Störungen durch die Erde zu vermeiden. Quelle Wikipedia

Wiederholt sich die Sternbedeckung nach einiger Zeit, kann man relativ sicher sein, man hat einen Planeten entdeckt. Auf diese Weise wurden innerhalb weniger Jahre hunderte von Planeten entdeckt. Kennt man einen Stern mit einer derartigen Planetenbedeckung, kann man auch mit den Mitteln eines guten Amateur Astronoms wie etwa Dittler, der duzende Exoplaneten beobachtet hat [1], eine weitere Bedeckung registrieren!
Typische Lichtkurve eines Planetendurchgangs. Die rote theoretische Kurve beschreibt die Situation  genau. Man beachte die minimale Abdunklung von maximal 0,09% Quelle: NASA, Ames Research Centre/ Kepler

Diese Form der Beobachtung hat aber im Fall von KIC 8462852 etwas sehr merkwürdiges hervorgebracht. Dieser Stern wurde derart stark abgedunkelt, dass die Helligkeit um 15% abgesunken ist. Dies kann natürlich ein Messfehler sein. Dabei muss man wissen, dass es noch nie eine Abdunklung von über 5% gab, also schon sehr ungewöhnlich. 

Lichtkurve bei der ersten gemessenen Abdunklung von KIC 8462852 [2]

Nach 700 Tagen kam es wieder zu einer Bedeckung des Sterns, aber diesmal sogar um 22% und es war nicht eine einfache, regelmäßige Bedeckung, sondern mehrere unregelmäßige Bedeckungen. Einen derartigen Vorgang hat man noch nie gesehen. 

Lichtkurve bei der 2. gemessenen Abdunklung von KIC 8462852 [2]

Nun sind nicht alle Sterne gleich, es gibt in der Astronomie viele Ereignisse, die die Helligkeit von Sternen verändern können etwa Sonnenflecken. All das wurde sehr genau untersucht und ist im lesenswerten wissenschaftlichen Artikel von T. S. Boyajian und Mitarbeiter veröffentlicht [2].

Mit akribischer Genauigkeit wurden zuerst Messfehler und dann Planeten ausgeschlossen. Planeten kann man relativ leicht ausschließen, da ein Planet, der den halben Sonnenradius hat, eher Teil eines Doppelstern wäre und zumindest den Stern derart stark bewegt, dass man die Bewegung auch im Spektrum erkennen würde.

Als Lösung geben die Autoren dann mehrere sehr ungewöhnliche Kometen an. Diese Kometen müssen zwar sehr ungewöhnliche Größe, Umlaufbahn und Ähnliches haben, sind aber zumindest nicht völlig auszuschließen und dienen im Artikel als mögliche Erklärung. 

Der zusätzliche Hinweis

Die bisherigen Daten deuten auf ein extrem merkwürdiges Sternsystem hin, insbesondere die weit über das Übliche hinausgehende Verdunkelung des Sterns um 22% bei der zweiten Beobachtung.

Änderungen der Helligkeit von KIC 8462852 als blaue Punkte dargestellt. Vergleichssterne ohne systematischer Helligkeitsänderung als graue Kreuze [3]

Daraufhin hat der Forscher Bradley E. Schaefer [3] die historischen Daten zu diesen Stern herausgesucht. Glücklicherweise besitzt die Harvard Universität ein Archiv mit 500.000 Photoplatten von Himmelsbeobachtungen, die bis 1890 zurückreichen. Auf einigen Platten konnte die Helligkeit des Sterns vermessen werden.Dies ist im Nachhinein immer noch gut möglich, da auch viele andere Sterne auf den Platten sind, die zum Vergleich herangezogen werden können. 

Das Resultat ist ein Rückgang der Helligkeit des Sterns um 20% innerhalb von 100 Jahren. Es gibt keinen bekannten Mechanismus, der dazu führt, dass ein Stern dieser Art (Hauptreihe F3 V/IV), innerhalb von 100 Jahren um 20% dunkler wird. Wären es Kometen, die oben beschrieben wurden, dann müssten etwa 600.000 Kometen in genau geplanten Abstand eingefallen sein. Ein derartiger Kometenschauer erscheint mehr als ausgeschlossen.

Dieser zusätzliche Hinweis auf völlig ungewöhnliches Verhalten des Sterns und seiner Umgebung erfordert eine sehr ungewöhnliche Erklärung.

Nachtrag: das Dimmen über 100 Jahre ist möglicherweise ein Messfehler, mehr dazu im Paper von Hippke [3]

Letzte Meldung: Aus den Kepler-Daten zeigt sich, dass es innerhalb der Beobachtungszeit von Kepler auch ein generelles Dimmen und zudem einen Abfall um 2,5% innerhalb von 200 Tagen gab. Ein weiterer Vorgang, der so noch nie bei einem anderen Stern beobachtet wurde. Das Paper von Benjamin [5].

Typ II Zivilisation

Die Kardaschow Skala beschreibt verschiedene Stufen einer Zivilisation. Zuerst beginnt eine Zivilisation Rohstoffe zu verbrennen und setzt damit unwesentlich Energie um, dazu gehört die Menschheit und ist von der Stufe 0 auf der Kandraschow Skala. Bauen wir die Solarenergie weiter aus, wird irgendwann alles Sonnenlicht, das auf die Erde fällt, von der Zivilisation genutzt und Stufe 1  ist erreicht. Das wird die Menschheit beim derzeitigen Ausbau der Solarenergie etwa 2040 erreichen, siehe Blogbeitrag "Von der Solarförderung zur Dyson-Sphäre".

Gelingt es einer Zivilisation die gesamte Energie eines Sterns einzusammeln, dann ist es eine Stufe 2 Zivilisation. Dazu ist es notwendig eine Dysonsphäre zu bauen, das bedeutet, die Sonne ist von Solarzellen so dicht umgeben, dass kaum mehr Licht ins Weltall gelangt. Im beobachteten Fall wäre der Rückgang der Helligkeit damit gut zu erklären.

Wie genau der Bau und der Betrieb einer Dysonsphere abläuft hängt entschieden von den Rohstoffen, verfügbaren Materalien und der Nutzung der Energie ab. Wir können uns das kaum vorstellen, insbesondere ist davon auszugehen, dass diese Stufe nicht durch Menschen oder "Aliens" sondern eher durch Systeme künstlicher Intelligenz mit dem Drang zur Expansion und damit zum Energieverbrauch realisiert wird.

Eine weitere Stufe der Zivilisation wäre die Stufe 3, bei der die gesamte Galaxie besiedelt wird. Offensichtlich ist das in unserer Galaxie nicht der Fall und auch in den bisher untersuchten 100.000 anderen Galaxien, Blogbeitrag "Sind wir allein im Weltall", hat man dafür keine Anzeichen gefunden.

Was genau könnte auf KIC 8462852 vor sich gehen?

In Sternsystemen gelten sehr gut bekannte Gesetze, die Keplergesetze. In unserem Sonnensystemen gibt es kugelförmige Körper, diese werden aufgrund der Masse und der Schwerkraft zu Kugeln. Die Größe hängt von der Masse ab. Die Umlaufbahn von der Masse der Sonne. Gelten die gleichen Gesetze auf KIC 8462852, dann kann man aus der Wiederholung der Bedeckung auf einen Planeten mit etwa gleichem Abstand wie Erde oder Mars rechnen. Damit eine Struktur 22% der Sonne bedeckt, müsste diese etwa den Durchmesser der Mondbahn haben. 

Würde man aus dem Mondmaterial eine Scheibe bauen, die einen derartigen Durchmesser hat, dann hätte diese eine Dicke von 25 Meter. Allerdings würde diese Scheibe unter dem eigenem Gewicht zu einer Kugel kollabieren, da ein derartiger Körper eben nicht stabil ist.

Will man eine Struktur der beobachteten Größe realisieren, erfordert das eine ausgeklügelte Konstruktion, die etwa durch hochfeste Materalien und gegebenenfalls durch Rotation erreicht wird. Kein Gebilde, das natürlich entstehen kann, kann sich so formen.

Allerdings kann man festhalten, dass bereits das Material des Mondes ausreichen würde, eine astronomisch große Scheibe herzustellen. Bei der Nutzung weiterer Gesteinsplaneten, insbesondere der Erde kann man Strukturen bauen, die einen wesentlichen Teil des Sonnenlichts absorbieren. 

Will man eine Sonne dauerhaft um 20 % verdunkeln, so wie es beobachtet wird, dann benötigt man auf einer Erdbahn dazu 56.548.667.764.616.278 km² Folie. Hat diese Folie eine Dicke von einem Millimeter, dann entspricht dies einer Masse von einem Hunderttausendstel der Erdmasse. Eine plausibel zu beschaffende Menge Material. 

Aus der Sicht der benötigten Massen könnten zumindest theoretisch in unserem Sonnensystem Strukturen gebaut werden, die für einen Beobachter in 1480 Lichtjahren Entfernung vergleichbare Schattenspiele erscheinen lässt.

Das Fehlen von Radiosignalen 

Das SETI Institut hat versucht, Radiosignale vom Stern KIC 8462852 zu empfangen, dabei aber nichts Auswertbares gefunden [4]. Ist das eine Widerlegung, dass in diesem Sonnensystem eine Zivilisation existiert. Noch vor 20 Jahren haben wir alle mit Fernsehsender mit einer Abstahlleistung von MegaWatt unsere Tagesschau empfangen. Heute senden wir mit wenigen Watt an jedes Handy. Selbst die Signale der Plutosonde liegen im Bereich weniger Watt. Es ist mit unserer Technik völlig ausgeschlossen irgendeins der genannten Radiosignale in einer Entfernung von 1480 Lichtjahren zu empfangen. 

Für die vermutete Zivilisation gibt es auch keinen Grund zu uns fokussiert Radiosignale zu senden, da diese gerade die Erde vor 2900 Jahre, also ohne jeglichen Funksignal, sehen und damit berechtigtermassen keine fortgeschrittene Zivilisation vermuten können, es war bei uns gerade Bronzezeit.

Ich sehe im Fehlen von Radiosignalen daher keinerlei Hinweis, dass keine Zivilisation auf KIC 8462852 existiert. 

Weitere Forschung dringend nötig

Offensichtlich ist den Planetenjägern mit der Keplersonde der dickste denkbare Fisch ins Netz gegangen, nämlich die Anzeichen auf eine Super-Zivilisation. Ich halte es für dringend geboten, diesen Anzeichen mit allen möglichen Forschungsresourcen nachzugehen. 

Ein wesentlich genaueres Verständnis ist möglich, wenn mit den besten Teleskopen die spektralen Signale einer weiteren Bedeckung des Sterns untersucht werden. Aber auch alle anderen Beobachtungen, die an diesem Stern möglich sind, sollten genutzt werden um das Verständnis zu vertiefen.

Wir gewinnen damit ein völlig neues Weltbild

  • Wir sind nicht allein im Kosmos
  • Zivilisationen können weit über unsere Stufe hinauswachsen
  • Friedliche Zusammenarbeit ist möglich (sonst würde man dort nicht so weit kommen)
  • Reisen zu anderen Sonnen ist extrem schwer (Sonst würden die Nachbarsonnen auch Anzeichen von Zivilisation zeigen)
  • Es geht keine Gefahr von Level 2 Zivilisationen aus
Es bleibt sehr spannend. Sollte eine andere Erklärung für das Flackern gefunden werden, dann wäre ich sehr überrascht, aber in der Astronomie ist das dann sicherlich auch eine gewaltige Entdeckung, was immer es sein mag, unser Verständnis der Welt verändert sich auf jeden Fall.

Quellen:

[1] U. Dittler, Exoplanet Kepler-6b, Blogbeitrag

[2] T. S. Boyajian et. al., Planet Hunters X.KIC 8462852 – Where’s the flux?, 17 October 2015, arXiv:1509.03622v1


[4] G. R. Harp, et.al., RADIO SETI OBSERVATIONS OF THE ANOMALOUS STAR KIC 8462852,  arxiv/papers/1511/1511.01606.pdf

[5] Benjamin T. Montet1, and Joshua D. Simon, KIC 8462852 FADED THROUGHOUT THE KEPLER MISSION