Hoe ver in de ruimte komen onze televisie signalen?

De Arecibo radiotelescoop

De Arecibo radiotelescoop die veel is ingezet voor onderzoek naar buitenaards leven

In de film “Contact” ontvangen astronomen een radiosignaal van de ster Wega. In dit signaal begraven treffen ze een radio uitzending aan van een speech die Hitler in 1936 hield bij de opening van de Olympische Spelen in Berlijn. Het signaal had de 25 lichtjaar naar Wega afgelegd en zo de aliëns laten weten dat we bestaan. Het idee dat onze radio- en televisiesignalen steeds verder de ruimte indringen is een populaire stelling maar in werkelijkheid is het niet zo simpel.

De openingsceremonie van de Olympische Spelen in 1936 was het eerste televisiesignaal dat op een frequentie werd uitgezonden hoog genoeg om door de ionosfeer van de Aarde te komen. Vanaf daar kan je berekenen dat elke ster binnen een afstand van 80 lichtjaar onze aanwezigheid kan detecteren. Er is zelfs een website die laat zien welke TV-uitzendingen mogelijk potentieel bewoonbare planeten kunnen bereiken. Het probleem met dit idee is dat het verre van voldoende is als een signaal een verre ster bereikt maar dat dit signaal dan ook nog sterk en helder genoeg moet zijn om gedetecteerd te kunnen worden.
Het meest verre, door mensen gemaakte object, is de Voyager-1. Deze ruimtesonde heeft een zendvermogen van 23 Watt. Het toestel bevindt zich op ongeveer 125 Astronomische Eenheden van de Aarde en de signalen kunnen nog steeds gedetecteerd worden door radiotelescopen. De meest nabije ster, Proxima Centauri, bevindt zich meer meer dan 2200 maal zo ver weg. Aangezien de sterkte van een lichtsignaal afneemt met de toename van de afstand in het kwadraat zou je een zendvermogen van 110 miljoen Watt nodig hebben om een signaal naar Proxima Centauri te sturen dat net zo sterk is als de Voyager-1 naar de Aarde stuurt. TV-stations hebben een zendvermogen van meestal niet meer dan 5 miljoen Watt als ze op de UHF-frequentie uitzenden. De meeste stations komen echter nog niet eens in de buurt van dit vermogen.

Je zou kunnen beweren dat een geavanceerde buitenaardse beschaving beschikt over betere ontvangers dan wij hebben en dat dus een zwakker signaal geen probleem zou moeten zijn echter de tv-signalen die wij uitzenden zijn helemaal niet op de ruimte gericht. Een deel van deze signalen lekt weg in de ruimte maar ze worden niet naar een specifieke plek in de ruimte uitgezonden zoals het signaal van Voyager-1 wel specifiek op de Aarde is gericht. Er is ook geen duidelijk mechanisme om de signalen om te zetten in een afbeelding. Op Aarde werkt dit door een specifieke standaard te definiëren maar die zouden buitenaardse beschavingen dus ook moeten hebben zouden ze de ontvangen signalen om willen zetten in een televisie-uitzending. Hierbij komt nog het probleem dat signalen worden verstrooid en geabsorbeerd door gas en stof in de ruimte. Dit kan het signaal verstoren en verzwakken dus zelfs al zouden buitenaardsen onze signalen kunnen ontvangen dan nog is de kans groot dat ze ze verwarren met achtergrondruis.

Dat betekent niet dat het onmogelijk is om tussen sterren te communiceren. Het betekent wel dat er een wederzijdse inspanning geleverd moet worden om tot communicatie te kunnen komen. Als je echt wil communiceren met buitenaardse beschavingen dan moet je er voor zorgen dat het signaal helder en leesbaar is. Om het te kunnen onderscheiden tussen alle andere elektromagnetische ruis in het heelal moet je een golflengte kiezen die relatief schoon is. Een goed gebied is het zogenoemde watergat dat zich bevindt tussen de 18 en 21 cm. Waterstof (H) zendt uit op 21 cm en hydroxyl (OH) heeft een sterke band op ongeveer 18 cm. Samen kunnen ze water vormen vandaar de naam van het gebied er tussen in. Verder moet je er voor zorgen dat je signaal duidelijk als een kunstmatig signaal is te herkennen. In de film “Contact” deden de buitenaardsen dit door een serie van priemgetallen te verzenden.

De binaire code die met de Arecibo telescoop in 1974 de ruimte in werd gestuurd

De binaire code die met de Arecibo telescoop in 1974 de ruimte in werd gestuurd

In 1974 werd de tot nu toe meest beroemde poging gedaan om een signaal naar de sterren te sturen. Met behulp van de grote Arecibo radiotelescoop werd toen een boodschap uitgezonden die bestond uit 1679 binaire digits. Deze uitzending duurde drie minuten. 1679 is het product van de priemgetallen 23 en 73. De bits kunnen gearrangeerd worden tot een afbeelding van die dimensies. Er zijn andere pogingen gedaan om boodschappen naar de sterren te sturen maar die waren niet krachtig en niet eenvoudig genoeg.

Voorbij een paar lichtjaar zijn onze gelekte TV-signalen hoogstwaarschijnlijk niet meer te detecteren. Omdat we zijn overgeschakeld naar digitale televisie en lagere uitzendvermogens zijn we tegenwoordig nog lastiger te vinden. Als buitenaardse beschavingen naar ons zoeken dan zullen ze naar ander bewijsmateriaal moeten zoeken. Indicatoren zoals water in onze atmosfeer en chlorofyl aan het oppervlak van onze planeet, net zoals wij zoeken naar dergelijke aanwijzingen op verre exoplaneten. Hoe dan ook, de eerste ontvangen boodschap zal geen complexe brok informatie zijn maar meer een eenvoudige herkenning van leven op een andere planeet.

Bron, Brian Koberlein, 19 februari 2015

Brian Koberlein is astrofysicus en verbonden als hoogleraar aan het Rochester Institute of echnology