SETI’nin Bugünü: Görsel Bölgedeki Deneyler

(Popüler Bilim Dergisi Nisan 2006 sayı 146’da yayımlandı)

Hasan H. Esenoğlu*

 ÖZET: Kırk yıldan fazla süreden beri situ’de küçük bir araştırıcı grubu, yer dışı yaşama ait akıllı varlıkları gösterebilecek mikrodalga sinyallerini kullanarak kanıt bulmayı sürdürüyorlar. Bu sinyalleri bulmadaki bu kadar başarısızlığa rağmen yine de onlar çalışmalarını devam ettiriyorlar hatta araştırma yayınlarını hızlandıracak kadar… En yeni gelişmeler görsel dalgaboyu deneylerinde ve bazı keşifler için özel tasarlanan yeni bir radyo teleskopun yapımında yaşanmakta. Ayrıca bu teknik gelişmeler yanında, ‘doğru zamanda doğru yere bakma’ olasılıklarını arttırıcı çeşitli stratejiler de öneriliyor. Sürdürülen SETI araştırmasının son durumunu gözden geçiren bu çalışma yer dışı yaşamları araştırmasının doğasına kuramsal bir bakışı içermekte ki belki onları bulabiliriz.

 Anahtar kelimeler: astronomi, yerdışı akıllı yaşam, optik, radyo, SETI

 

Görsel Bölgedeki SETI Deneyleri

 Hatırlanacağı üzere yıldızlararası haberleşmede kullanılan radyo sinyallerinin çözümlemesini ilk yayımlayanlar Cocconi ve Morrison (1959) olmuştu. Sonra onların bu çalışmasından habersiz olarak Frank Drake de  (1961) yıldızlararası haberleşmede benzer sonuçlara ulaşmıştı: 26 metrelik bir anten ile Güneş benzeri yakın iki yıldızın civarından gelebilecek sinyalleri araştırdı... Bu girişim Ozma Projesi ismi ile anıldı ve tüm modern SETI deneylerinin de öncüsü olmuştu. Drake’nin bu öncü girişiminden buyana SETI’de radyo araştırmaları yoğun sürdürülürken, hem görsel hem kırmızı ötesi olsun görsel dalgaboylarındaki araştırmalar da yaygınlık kazandı. SETI’nin ilk günlerinde, görsel SETI (kısaca OSETI, baştaki harf İngilizce’de ‘görsel’ anlamına gelen ‘optical’ kelimesini belirtir) basit bir yaklaşım gibi geldiğinden umut verici görünmedi ve dolayısıyla üzerinde de pek düşünülmemişti. Mikrodalga frekanslarda (bu ışınımı ‘mikrodalga fırın’dan  biliyoruz ve radyo frekanslarından yaklaşık 1000 kat mertebesinde daha büyük) en küçük bir bilgiyi göndermek için yaklaşık 40 foton (fotonun fizik karşılığı ‘elektromanyetik enerji birimi’) gerekir. İyi fotokatlandırıcılar tek tek fotonlara yanıt verebiliyor, böylece görsel bölge aralığında bilgi gönderme gereksinimi birim bilgi başına (teknik söylemi ile ‘bit’ başına) bir fotona indirgenerek karşılanabilir (burada geçen fotokatlandırıcı ışık arttırmada kullanılan bir alet, kullanıldığı yerlerden birisi teleskoplardır... örneğin teleskopun görme sınırında sönük bir gök cisminin görünümü fotokatlandırıcı yardımıyla ışınımını arttırarak belirginleştirilebilir...). Bununla birlikte, bir görsel ışık fotonunun enerjisi bir mikrodalga fotonunkinden 500 bin kat daha fazladır, böyle olunca da haberleşmedeki enerji maliyeti mikro dalgalarla karşılaştırıldığında görsel bölgede 4 mertebesinde daha fazla olmakta.

Halbuki, buradaki sıkıntı güç arttırımı ile aşılarak görsel bölgede haberleşme düşüncesi gerçeklenebilir. Şöyleki, düz ışık kaynakları (lazerler) yaklaşık 1 metre çaplı aynalar ile güçlendirilmiş ışık demetlerine dönüştürülerek yüzlerce ışık yılı uzaklıklardaki belirli güneş sistemlerine kolaylıkla odaklanabilirler taki oralara kadar ulaşabilecek ve oraları aydınlatacak kadar (büyük şehirlerimizde ve tatil yörelerimizde gökyüzüne yansıtılan lazer gösterilerinden lazer ışık demetinin az şiddetli olanını yaygın olarak tanıyoruz, az bildiğimiz daha güçlü lazerin bir uygulaması ise Ay’ın uzaklığının lazer gönderilip geri yansıtılmasından öğrenilmesi olabilir... heralde ilk kez bu yazıdan öğrenileni de en şiddetli lazer ile yıldızlararası uzaklık ölçeğinde kullanılıyor olması... böylesi bir lazer kullanımı resimde ayrıca verildi). Radyo bölgesinde lazer işlevinin eşdeğeri ise yine benzer bir odaklama derecesi ile yapılabilen antenler dizisidir ki bu daha geniş bir yer tutar ve daha masraflıdır (resimde gösterildi). Yukarıda sözü edilen kolay yolla yani düz ışık kullanımıyla görsel bölge fotonları hedefe doğrudan yöneltilebilirler, bu arada eğer evrendeki bir topluluk aldıklarının içerisinden hedefe gönderilen bu görsel bölge fotonlarını bilinçli olarak seçerse, görsel bölgedeki bilgi göndermenin maliyeti de radyo bölgesinde yapılandan heralde daha yüksek değildir. Hatta kırmızı ötesi dalgaboylarında, mikrodalga bölgeye göre görsel bölgede edinilenin bir milyon katı gibi bir faktör kadar daha fazla bir kazanç elde edilebilir. Sonuç, yani radyo ve görsel bölgede sinyal gönderme işlemi benzer vericilerle iyi durumda alınan sinyal/gürültü oranlarıyla karşılaştırılabilir değerliğinde olabilir (Ekers ve ark. 2002; burada geçen sinyal/gürültü, bilgi/gürültü anlamındadır, net bilgi için bu oranın olabildiğince yüksek olması aranır, oranın yüksek olması ya payın yani bilginin büyük yada paydanın yani gürültünün küçük olması ile olur... oranın küçük olması ise istenmeyen durumdur ki gürültünün artması olacağından bilgiye ulaşma zorlaşır).

Şimdi basit bir tasarı olusturalım, bu tasarıda evrendeki bir medeniyet haberleşmek istesin, lazer–ayna ikili otomatik sistemini kullanacak olalım, o medeniyetin yakın çevresindeki uygun yıldız sistemlerinden birkaç bin tanesine bir dizi atımlar (atımın İngilizcesi ‘puls’ ve ışık atımlarını ‘bip–bip’ şeklinde sürekli öten siren sesinin sezsiz şekli gibi anlayabiliriz heralde...) gönderebiliriz ve bunu bir kaç gün veya daha fazla günlerde sürekli tekrarlayabiliriz. Bu tasarıyı gerçekleştirecek teknolojiyi açıklayıcı şu bilgileri de verelim: bir lazer bir nano saniye sürede 100 milyon joule (joule fizikte enerji veya iş birimidir) enerjili bir atım üretebilir, doğrudan aynaya gönderildiğinde ise bir nano saniye süresince lazerin enerjisi 4 mertebesinde artar öyleki 100 ışık yılı uzaktaki Güneş benzeri bir yıldızın bize kadar ulaştırdığı enerjiden bile büyüktür... Başka bir ifade ile, kısa görsel atımlar bir yıldızdan daha fazla parlaktır, özellikle uzaklıkların 100 ışık yılından daha büyük olması durumunda bile... [bunun bir başka anlamı da şöyle: böyle bir lazerli sistemle bilgiyi 100 ışık yılını aşan yıldızlararası mesafelere kadar iletiyor olmaktayız... Ayrıca, burada adı geçen nano, çok ama çok kısa süreleri veya atom altı gibi çok küçük mesafeleri ve benzeri aşırı küçük ölçütleri belirtmede kullanılır ki sayı değeri olarak ‘milyarda bir’ i ifade eder... günümüzde bu çok çok küçük ölçütteki çalışmalar yeni teknolojik imkanlar sunduğundan önem kazandı öyle ki ‘nano teknoloji’ ismi ile anılmakta... Ayrıca buradaki ışık yılı, isimlendirildiği gibi ışığın bir yılda aldığı yoldur, ışığın saniyede 300 bin kilometre yol aldığı yaygın bilinir, bir yıl ise yaklaşık 31.5 milyon saniye eder (ki bu 365.25 gün ´ 24 saat ´ 60 dakika ´ 60 saniye çarpımları ile bulunur) ve böylelikle bir ışık yılı yaklaşık 9.5 trilyon kilometre hesaplanır (akılda kalması için 10 trilyon olarak söylenebilir de...). Bu aşırı büyük mesafe Yer’dekiler ile karşılaştırılması imkansız olduğundan bu büyüklüğün canlandırılabilmesi ancak gezegenlerarası ve/veya yıldızlararası mesafeler ile olabiliyor... Yer–Güneş uzaklığı yaklaşık 150 milyon kilometre olduğundan bir ışık yılı yaklaşık 63 bin Yer–Güneş uzaklığına karşılık gelir, ayrıca Yer–Güneş mesafesi 1 AB (‘Astronomik Birim’ kelimelerinin ilk harflerini belirtir) ile tanımlanmıştır, bir ışık yılı aynı zamanda 63 bin AB’dirde... bu ölçütler gezegenlerarası mesafeleri anlatımda kullanılanlardır... daha uzakları ise ‘parsek’ ile ifade edilir ki bir parseğin sayısal değeri de 206265 AB ile verilir... Bu halde bir ışık yılı yaklaşık 0.3 parsek gibi küçük bir rakama indirgenmiş olunur... Daha pratik şekli ise uzaklığı bilinen yakın yıldızların katları şeklinde söylenmesidir, örneğin, uzayda Güneş’ten sonra bize en yakın yıldız Alfa Sentauri (yabancı dildeki yazılışı ‘Alpha Centaurus’ olup yıldızın ismi Türkçe okunuşu ile yazıldı) yaklaşık 4.3 ışık yılı uzaklığındadır... Buna göre, yukarıdaki lazerin enerjisinin büyüklüğünü ifade eden 100 ışık yılı uzaklıktaki yıldız en yakın yıldızdan yaklaşık 23 kat daha uzakta yer almakta... Konuya yakın olmasından dolayı ve sadece astronomi disiplininde olan şu açıklamayı da belirtelim: 100 ışık yılı uzaktaki yıldızı görebilmek ancak ışığının bize kadar ulaşması ile mümkün olur... yani ışık yıldızı terk ettikten bir 100 yıl sonra ancak bize ulaşabilir... Böyle olunca da yıldızı bizler artık ışığın çıktığı andaki durumu ile değil yüzyıl sonraki haliyle görmüş olmaktayız... Bunun da anlamı uzayda ne kadar uzağa gidersek o kadar geçmişe/erken döneme/gençliğe, bebekliğe, doğuma... yani başlangıca bakıyor olmaktayız!].

Atım yapan türden sinyalleri bulma stratejisi doğrudur, şöyle ki: bir foton alıcısı (fotokatlandırıcı) yıldız gözlemlerine ayarlanan bir teleskopa (resimde verildi, 1.5 metre ayna çaplı Rus–Türk teleskopu Antalya– Bakırlıtepe’deki Saklıkent’in üzerinde adeta bulutlar yüksekliğinde 2500 metrede kurulu TÜBİTAK Ulusal Gözlemevi’nde veya kısa söylemi ile TUG’da yer almakta) yerleştirilerek eşleştirilir ve nano saniye pozlarda olağanüstü foton patlamalarının ortaya çıkması beklenir... Artık günümüzdeki gerçek deneylerde en az on veya birkaç katı foton patlamalarını yakalayabilecek kadar en aza indirgenmiş hassasiyetteki çoklu alıcılar kullanılmakta taki evrendeki medeniyetlerin göndereceği alarmları yakalayabilsin...

OSETI’nin avantajı diğerleriyle karşılaştırıldığında pahalı değil ve az gözlemle çok iş yapılmakta, dolayısıyla bu görsel SETI alanı hala araştırmaya ‘açık’tır. Olumsuz yanı ise varsayım içermesidir, görsel bilgi itetimleri doğrudan ve atımlar şeklinde yapılmasını gerektirmekte ve başarılı sonuç elde  edilmesi için de birçok yıldız sisteminin tekrar tekrar gözlenmesini gerektirmektedir.

SETI’nin bugüne kadar incelediği uzaydaki alanların miktarına göz atılırsa kabaca şöyle özetlenebilir: araştırılan uzayın büyük bölümü 1420 MHz (bir önceki yazıda açıklandığı gibi 1420 MHz, saniyede 1420 milyon titreşim demektir yada 21 cm’ye karşılık gelir ki titreşimden mesafeye geçişi veren fizik yasası ile bulunur) dar band aralığında yaklaşık 10–24 W m–2 ’ye (metre kare alan başına düşen watt demektir, watt da elektrik gücü ölçme birimi olduğu yaygın bilinir...) karşılık gelir ve SETI’nin Phoenix projesi ile de geniş band (1200–2700 MHz, band genişliği büyüdükçe dinleme hassasiyetinin azaldığını da belirtelim) kullanılarak gözlenen alanın büyüklüğü yaklaşık 10–25 W m–2 ’ye karşılık gelir ve 500 kadar da yakın yıldız sistemleri gözlenmiştir [ilk yazıda anlatıldığı gibi Phoenix projesi ‘hedeflenmiş araştırma’ türü deneyi içermekte, bu projede gerekli hedef noktalar seçilir özellikle Drake’nin Ozma projesinde olduğu gibi Güneş benzeri yakın yıldızlar hedef olarak belirlenir ve SETI araştırıcıları teleskoplarını bu hedeflere yönlendirirler... Phoenix projesi SETI Enstitüsü’nde halen devam etmektedir ve 8 yılı aşacak bir süreçte Güneş’ten 150 ışık yılı kadar uzaktaki (bu rakam bir kürenin yarıçapı gibi düşünülürse) küre içerisine giren yaklaşık 1000 kadar sistemi iyiden iyiye incelemeyi sürdürecek... Bugüne kadar amaçlananın yarısı başarıldığı da görülüyor... Phoenix projesine ait şu teknik bilgileri de verelim: Kuzey ve güney yarı kürelerde bulunan teleskoplar bu projesi için kullanılmakta ve bir de Puerto Rico–Arecibo’daki 305 m’lik anten de özel olarak bu proje için düzenlenmiştir, özellikle kapsadığı frekans genişliği de dikkate değer: 1200–2700 MHz ve özel geliştirilmiş dijital sinyal çözümleyicileri de çok hassas öyle ki çok ince ve yavaş atımlı sinyalleri yakalayabilecek kadar...]. Burada gözlenen büyüklüğün 10–25 W m–2 ’ye ulaşmasındaki akı değeri 100 ışık yılı mesafeye iletebilen 100 kW’lık bir verici ve 100 metrelik bir teleskopla üretildiğini belirtelim. Bununla birlikte, OSETI deneyleri nano saniye atımları için bir kaç bin yakın yıldız sistemlerini incelemekten de uzaktır (yukarıda geçen fizik birimlerin çok kısa anlamlarını da verelim: belirli bir doğrultuda birim frekans aralığında birim alanda birim zamanda iletilen enerji ‘akı’ olarak isimlendirilir, birim alanda iletilen mesela elektrik yükü yani coulomb olursa buna ‘akı yoğunluğu’, burada olduğu gibi birim alanda iletilen güç yani watt olursa da özel ismi ile ‘pointing vektör’ denir... Formül sever okuyucular için bir örnek problem ve çözümü yazının sonunda ek olarak da verildi...).

Bu deneylerin hiç birisi henüz doğrulanmış yer dışı yaşama ait bir bulguyu ortaya koymuş ta değildir.

SETI projesi üzerine ilk yazıda projenin içeriğini ve deneylerini özellikle de radyo bölgesinde olanlarını görmüştük. Şimdi de SETI projesinde görsel bölgedeki deneyler ayrıntılı verildi. Gelecek yazıda yararlandığımız kaynakçadaki sırayı izleyerek yer dışı yaşam araştırmasının nasıl geliştirilebileceği ele alınacak.

Şimdi de kaynakça dışına çıkarak işlenen konunun bizlerde uyandırdığı düşüncelerden birini kısa da olsa okuyucularımızla paylaşalım.

SETI projesi ile evrende bizlerin dışında olası bir yaşama ilişkin uygun en zayıf sinyali yakalayabilmek adına büyük uğraşlar verildiğine tanık oluyoruz öyle ki şu ana kadar hiç bir kanıtın bulunamamasına rağmen bu uğraşlar yine de sürdürebiliyor!..  Uğrunda bir yaşam boyu ömürler verilebiliyor... Aslında gökbilimde ve herhalde diğer disiplinlerde de olmalı bir ‘seçim etkisi’ olayı yaşanmıştır, yani bir kısım araştırıcılar, bilimciler ilk tercihlerinde çok zaman almayan, gözlemi–deneyi–sonuca ulaşılması kolay türden nesneleri ele almayı öncelemiş görünüyorlar... Böylesi kolaylı alanlarda çalışma sonuçları kısa sürede çıkabiliyor ve yayımları da sahiplerinin akademik ilerleyişlerini hızlandırabilmekte... Oysa SETI gibi hem masraflı hem çok uzun on yıllar alan ve önemlisi bilimsel sonuca ulaşılması şüpheli alanları tercih edenlerin durumu kolaylıklı alanlardakiler ile eşdeğerde olmasa gerek... Bu aynı zamanda şu soruyu da akla düşürmekte: ‘Disiplinler arasındaki yayın sayılarında/önemlerinde denge/adalet nasıl sağlanacak?’

Ek

Soru: Uzayda en yakın komşumuz olan Alfa Sentauri Yer’den 4,3 ışık yılı kadar uzaktadır. Yer’den yapılan televizyon yayınlarının bu yıldıza kadar ulaştığını ve yıldıza ait bir gezegenin sakinleri tarafından izlediğini varsayalım. Yer üzerindeki televizyon vericisinin gücü P = 1 Mwatt’dır (M harfi ‘mega’yı belirtir ve rakamsal değeri ‘bir milyon’dur). Sinyalin Alfa Sentauri’deki şiddeti nedir?

Çözümü: Kaynak merkezde olmak üzere yarıçapı r olan bir küre yüzeyinden geçen güç P = S´4pr2 ile verilir. Buradaki S pointing vektörüdür. Vericiyi merkez kabul ederek r yarıçaplı küre yüzeyindeki sinyalin şiddeti,

S = P / (4 ´ p ´ r2)
S = 106 / [4 ´ p ´ 4.3 ışık yılı ´ 3 ´ 108 ışık hızı (metre/saniye) ´ 365 gün ´ 24 saat ´ 60 dakika ´ 60 saniye]
S = 4.810watt m–2 elde edilir (problem ve çözümü Yalçın ve Apaydın 1987’den alıntı). Yukarıda geçen 10–24 W m–2 ve 10–25 W m–2, örnek çözümde bulunan değer ile karşılaştırılarak SETI deney bulgularının kapsamı öğrenilebilir...

 

Doğrudan çevrilerek yararlanılan kaynakça:
Shostak, G.S. (2003). International Journal of Astrobiology 2, 111–114.

 

Resimler için kaynakça:
Chaisson, E., McMillan, S. (2002). Astronomy Today, 124–128, Prentice Hall Basımevi, ISBN 0–13–091542–4
http://www.tug.tubitak.gov.tr/resim/TUG/rtt150/rtt150_teleskop1.jpg
 
Yazıda adı geçen kaynakça:
Cocconi, G., Morrisin, P. (1959). Nature 183, 844.
Drake, F.D. (1961). Phys. Today 14, 40.
Ekers, R.D., Cullers, D.K., Billingham, J., Scheffer, L.K. (editörler) (2002). SETI 2020: a Roadmap for the
Search for Extraterrestrial Intelligence. SETI Press, Mountain View, CA.
Yalçın, C., Apaydın, E. (1987). Fiziğin Temelleri, Elektrik, Problem Çözümleri 2, Sayfa 329,
(Orijinal kitabın yazarları: D. Halliday, R. Resnick), İkinci Baskı, Ayrım Yayınları, Ankara.

*  Astronom Dr., İstanbul Üniversitesi Fen Fakültesi Astronomi ve Uzay Bilimleri Bölümü (İzinli) ve Assist. Prof.., King Saud University College of Science Department of Physics and Astronomy

(esenoglu@istanbul.edu.tr)