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Spectroscopy could reveal alien life

divendres, 15/03/2019

 

 TRANSCRIPTION  Translated by Iballa Burunat
Reviewed by Emma Gon
I have a very difficult task. I’m a spectroscopist. I have to talk about astronomy without showing you any single image of nebulae or galaxies, etc. because my job is spectroscopy. I never deal with images. But I’ll try to convince you that spec-troscopy is actually something which can change this world. Spec-troscopy can probably answer the question, “Is there anybody out there?” Are we alone? SETI. It’s not very fun to do spectroscopy.

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One of my colleagues in Bulgaria, Nevena Markova, spent about 20 years studying these profiles. And she published 42 articles just dedicated to the subject. Can you imagine? Day and night, thinking, observing, the same star for 20 years is incredible. But we are crazy. We do these things.(Laughter)

01:08

And I’m not that far. I spent about eight months working on these profiles. Because I’ve noticed a very small symmetry in the profile of one of the planet host stars. And I thought, well maybe there is Lithium-6 in this star, which is an indication that this star has swallowed a planet. Because apparently you can’t have this fragile isotope of Lithium-6 in the atmospheres of sun-like stars. But you have it in planets and asteroids. So if you engulf planet or large number of asteroids, you will have this Lithium-6 isotope in the spectrum of the star. So I invested more than eight months just studying the profile of this star.

01:54

And actually it’s amazing, because I got phone calls from many reporters asking, “Have you actually seen the planet going into a star?” Because they thought that if you are having a telescope, you are an astronomer so what you are doing is actually looking in a telescope. And you might have seen the planet going into a star. And I was saying, “No, excuse me. What I see is this one.” (Laughter) It’s just incredible. Because nobody understood really. I bet that there were very few people who really understood what I’m talking about. Because this is the indication that the planet went into the star. It’s amazing.

02:33

The power of spectroscopy was actually realized by Pink Floyd already in 1973. (Laughter) Be-cause they actually said that you can get any color you like in a spectrum. And all you need is time and money to make your spectrograph. This is the number one high resolution, most precise spectrograph on this planet, called HARPS, which is actually used to detect extrasolar plan-ets and sound waves in the atmospheres of stars.

03:05

How we get spectra? I’m sure most of you know from school physics that it’s basically splitting a white light into colors. And if you have a liquid hot mass, it will produce something which we call a continuous spectrum. A hot gas is producing emission lines only, no continuum. And if you place a cool gas in front of a hot source, you will see certain patterns which we call absorption lines. Which is used actually to identify chemical elements in a cool matter, which is absorbing exactly at those frequencies.

03:47

Now, what we can do with the spectra? We can actually study line-of-sight velocities of cosmic objects. And we can also study chemical composition and physical parameters of stars, galaxies, nebulae. A star is the most simple object. In the core, we have thermonuclear reactions going on, creating chemical elements. And we have a cool atmosphere. It’s cool for me. Cool in my terms is three or four or five thousand degrees. My colleagues in infra-red astronomy call minus 200 Kelvin is cool for them. But you know, everything is relative. So for me 5,000 degrees is pretty cool. (Laughter)

04:31

This is the spectrum of the Sun — 24,000 spectral lines, and about 15 percent of these lines is not yet identified. It is amazing. So we are in the 21st century, and we still cannot properly understand the spectrum of the sun. Sometimes we have to deal with just one tiny, weak spectral line to measure the composition of that chemical element in the atmosphere. For instance, you see the spectral line of the gold is the only spectral line in the spectrum of the Sun. And we use this weak feature to measure the composition of gold in the atmosphere of the Sun.

05:10

And now this is a work in progress. We have been dealing with a similarly very weak feature, which belongs to osmium. It’s a heavy element produced in thermonuclear explosions of super-novae. It’s the only place where you can produce, actually, osmium. Just comparing the composi-tion of osmium in one of the planet host stars, we want to understand why there is so much of this element. Perhaps we even think that maybe supernova explosions trigger formations of planets and stars. It can be an indication.

05:48

The other day, my colleague from Berkeley, Gibor Basri, emailed me a very interesting spectrum, asking me, “Can you have a look at this?” And I couldn’t sleep, next two weeks, when I saw the huge amount of oxygen and other elements in the spectrum of the stars. I knew that there is nothing like that observed in the galaxy. It was incredible. The only conclusion we could make from this is clear evidence that there was a supernova explosion in this system, which polluted the atmosphere of this star. And later a black hole was formed in a binary system, which is still there with a mass of about five solar masses. This was considered as first evidence that actually black holes come from supernovae explosions.

06:36

My colleagues, comparing composition of chemical elements in different galactic stars, actually discovered alien stars in our galaxy. It’s amazing that you can go so far simply studying the chemical composition of stars. They actually said that one of the stars you see in the spectra is an alien. It comes from a different galaxy. There is interaction of galaxies. We know this. And sometimes they just capture stars.

07:05

You’ve heard about solar flares. We were very surprised to discover a super flare, a flare which is thousands of millions of times more powerful than those we see in the Sun. In one of the binary stars in our galaxy called FH Leo, we discovered the super flare. And later we went to study the spectral stars to see is there anything strange with these objects. And we found that everything is normal. These stars are normal like the Sun. Age, everything was normal. So this is a mystery. It’s one of the mysteries we still have, super flares. And there are six or seven similar cases reported in the literature.

07:47

Now to go ahead with this, we really need to understand chemical evolution of the universe. It’s very complicated. I don’t really want you to try to understand what is here. (Laughter) But it’s to show you how complicated is the whole story of the production of chemical elements. You have two channels — the massive stars and low-mass stars — producing and recycling matter and chemical elements in the universe. And doing this for 14 billion years, we end up with this picture, which is a very important graph, showing relative abundances of chemical elements in sun-like stars and in the interstellar medium.

08:27

So which means that it’s really impossible to find an object where you find about 10 times more sulfur than silicon, five times more calcium than oxygen. It’s just impossible. And if you find one, I will say that this is something related to SETI, because naturally you can’t do it. Doppler Effect is something very important from fundamental physics. And this is related to the change of the frequency of a moving source. The Doppler Effect is used to discover extrasolar planets.

09:00

The precision which we need to discover a Jupiter-like planet around a sun-like star is something like 28.4 meters per second. And we need nine centimeters per second to detect an Earth-like planet. This can be done with the future spectrographs. I, myself, I’m actually involved in the team which is developing a CODEX, high resolution, future generation spectrograph for the 42 meter E-ELT telescope. And this is going to be an instrument to detect Earth-like planets around sun-like stars. It is an amazing tool called astroseismology where we can detect sound waves in the atmospheres of stars.

09:45

This is the sound of an Alpha Cen. We can detect sound waves in the atmospheres of sun-like stars. Those waves have frequencies in infra-sound domain, the sound actually nobody knows, domain. Coming back to the most important question, “Is there anybody out there?” This is closely related to tectonic and volcanic activity of planets. Connection between life and radioactive nuclei is straightforward. No life without tectonic activity, without volcanic activity. And we know very well that geothermal energy is mostly pro-duced by decay of uranium, thorium, and potassium.

10:27

How to measure, if we have planets where the amount of those elements is small, so those planets are tectonically dead, there cannot be life. If there is too much uranium or potassium or thorium, probably, again, there would be no life. Because can you imagine everything boiling? It’s too much energy on a planet. Now, we have been measuring abundance of thorium in one of the stars with extrasolar planets. It’s exactly the same game. A very tiny feature.

11:00

We are actually trying to measure this profile and to detect thorium. It’s very tough. It’s very tough. And you have to, first you have to convince yourself. Then you have to convince your colleagues. And then you have to convince the whole world that you have actually detected something like this in the atmosphere of an extrasolar planet host star somewhere in 100 parsec away from here. It’s really difficult. But if you want to know about a life on extrasolar planets, you have to do this job. Because you have to know how much of radioactive element you have in those systems.

11:35

The one way to discover about aliens is to tune your radio telescope and listen to the signals. If you receive something interesting, well that’s what SETI does actually, what SETI has been doing for many years. I think the most promising way is to go for biomarkers. You can see the spectrum of the Earth, this Earthshine spectrum, and that is a very clear signal. The slope which is coming, which we call a Red Edge, is a detection of vegetated area. It’s amazing that we can detect vegetation from a spectrum. Now imagine doing this test for other planets.

12:19

Now very recently, very recently, I’m talking about last six, seven, eight months, water, methane, carbon dioxide have been detected in the spectrum of a planet outside the solar sys-tem. It’s amazing. So this is the power of spec-troscopy. You can actually go and detect and study a chemical composition of planets far, far, far from solar system. We have to detect oxygen or ozone to make sure that we have all necessary conditions to have life.

12:57

Cosmic miracles are something which can be related to SETI. Now imagine an object, amazing object, or something which we cannot explain when we just stand up and say, “Look, we give up. Physics doesn’t work.” So it’s something which you can always refer to SETI and say, “Well, somebody must be doing this, somehow.”

13:17

And with the known physics etc, it’s something actually which has been pointed out by Frank Drake, many years ago, and Shklovsky. If you see, in the spectrum of a planet host star, if you see strange chemical elements, it can be a signal from a civilization which is there and they want to signal about it. They want to actually signal their presence through these spectral lines, in the spectrum of a star, in different ways.

13:47

There can be different ways doing this. One is, for instance, technetium is a radioactive element with a decay time of 4.2 million years. If you suddenly observe technetium in a sun-like star, you can be sure that somebody has put this element in the atmosphere, because in a natural way it is impossible to do this. Now we are reviewing the spectra of about 300 stars with extrasolar planets. And we are doing this job since 2000 and it’s a very heavy project. We have been working very hard. And we have some interesting cases, candidates, so on, things which we can’t really explain. And I hope in the near future we can confirm this.

14:37

So the main question: “Are we alone?” I think it will not come from UFOs. It will not come from radio signals. I think it will come from a spec-trum like this. It is the spec-trum of a planet like Earth, showing a presence of nitrogen dioxide, as a clear signal of life, and oxygen and ozone. If, one day, and I think it will be within 15 years from now, or 20 years. If we discover a spectrum like this we can be sure that there is life on that planet. In about five years we will discover planets like Earth, around sun-like stars, the same distance as the Earth from the Sun. It will take about five years. And then we will need another 10, 15 years with space projects to get the spectra of Earth-like planets like the one I showed you. And if we see the nitrogen dioxide and oxygen, I think we have the perfect E.T.
Thank you very much.

(Applause)

Tengo una misión difícil, soy espectroscopista. Tengo que hablar de astronomía sin mostrarles ni una sola imagen de nebulosas o galaxias, etc. porque mi trabajo es la espectroscopia. Nunca trabajo con imágenes, y voy a intentar convencerles de que la espectroscopia puede realmente cambiar este mundo. La espectroscopia podría responder a la pregunta: “¿hay alguien más ahí fuera?” ¿Estamos solos? SETI. La espectroscopia no es algo divertido.

00:46

Una de mis colegas en Bulgaria, Iviana Marcos*, dedicó unos 20 años al estudio de estos perfiles y publicó 42 artículos dedicados exclusivamente a ellos. ¿Pueden imaginárselo? Día y noche pensando, observando la misma estrella durante 20 años es increíble. Debemos de estar locos para hacer lo que hacemos.(Risas)

01:08

Mi caso no es para menos. Pasé unos ocho meses trabajando en estos perfiles, porque percibí una pequeña simetría en el perfil de una de las estrellas con planeta en órbita y pensé que tal vez habría litio-6 en esta estrella, lo cual indicaría que esta estrella ha engullido un planeta. Porque, según parece, este frágil isótopo de litio-6 no puede existir en la atmós-fera de estrellas similares al Sol, pero sí existe en planetas y asteroides. Entonces engullendo un planeta o una gran cantidad de asteroides, se puede tener este isótopo de litio-6 en el espectro de la estrella. Así que dediqué más de ocho meses solamente a estudiar el perfil de esta estrella.

01:54

Y la verdad es que es increíble porque recibía llamadas de muchos periodistas que me pregunta-ban: “¿Pero has visto de verdad a la estrella engullen-do el planeta?” Porque creían que al tener un teles-copio eres un astrónomo y lo que haces es mirar por el telescopio y puede ser que hayas visto el planeta siendo engullido por una estrella. Y yo decía: “No, disculpen, lo que yo veo es esto.” (Risas) Es increíble, nadie podía realmente entenderlo. Imagino que habría algunos pocos que realmente entendían de lo que estaba hablando, porque esto es lo que indica que la estrella engulló el planeta. Es extraordinario.

02:33

El poder de la espectroscopia fue advertido por Pink Floyd ya en 1973. (Risas)

Cuando dijeron aquello de que puedes conseguir cualquier color en un espectro. Todo lo que necesitas es tiempo y dinero para fabricar tu espectrógrafo. Éste que vemos es el número uno, el espectrógrafo de alta resolución con más precisión del planeta, el HARPS, que se usa para localizar planetas y ondas sonoras extrasolares en las atmósferas estelares.

03:05

¿Cómo obtenemos espectros? Seguro que la mayoría de Uds. recuerda de las clases de Física del colegio que se hace básicamente dividiendo una luz blanca en colores. Y si tienes una masa caliente líquida, producirá lo que llamamos espectro continuo. Un gas caliente sólo produce líneas de emisión, no es continuo. Y si colocas un gas frío delante de una fuente caliente, verás ciertos patrones que llamamos líneas de absorción, que se usan para identificar elementos químicos en materia fría, que absorbe exactamente a esas frecuencias.

03:47

Ahora bien, lo que podemos hacer con los espectros es estudiar las velocidades de línea de vista de objetos cósmicos. Además, podemos estudiar la composición química y los parámetros físicos de estrellas, galaxias, nebulosas. Una estrella es el objeto más simple, que en su núcleo se producen 10 reacciones mononucelares que crean elementos químicos y tiene una atmósfera fría, fría, para mí. Para mí, frío es tres, cuatro o cinco mil grados, para mis colegas que trabajan en astronomía infrarroja -200 grados Kelvin es frío. Pero ya saben, todo es relativo, así que para mí 5,000 grados es bastante frío.

(Risas)

04:31

Este es el espectro del Sol 24 mil líneas espectrales y aproximadamente el 15% de ellas aún no se ha iden-tificado. Es asombroso que estemos en el siglo XXI y que todavía no podamos llegar a comprender del to-do el espectro solar. En ocasiones nos ocupamos de una única pequeña y débil línea espectral para calcu-lar la composición de ese elemento químico en la at-mósfera. Por ejemplo, observamos que la línea espec-tral del oro es la única línea espec-tral en el es-pectro solar. Y utilizamos esta débil característica para cal-cular la composición de oro en la atmósfera del Sol

05:10

y esto es un trabajo en desarrollo. Hemos estado examinando una característica similar muy débil, que pertenece al osmio. Es un elemento pesado producido en explosiones termonucleares de supernovas. De hecho, es el único lugar donde puede generarse el osmio. Comparando la composición de osmio en una de las estrellas con planeta en órbita, queremos llegar a entender por qué abunda tanto este elemento. Quizá incluso podamos llegar a pensar que las explosiones de supernovas originaron los planetas y estrellas; puede ser un indicio.

05:48

El otro día, un colega mío de Berkeley, Gibor Basri, me envió por correo electrónico un espectro muy interesante, y me preguntaba si podría echarle un vistazo. No pude dormir las dos semanas siguientes, cuando vi la inmensa cantidad de oxígeno y otros elementos en el espectro estelar. Sabía que nunca antes se había obsevado algo así en la galaxia. Fue asombroso. Llegué a la única conclusión de que era clara evidencia de que hubo una explosión de supernova en este sistema, que contaminó la atmósfera de esta estrella. Y posteriormente se originaron agujeros negros en un sistema binario, que aún sigue ahí con una masa de cinco veces el Sol aproximadamente. Este hecho se consideró como la primera evidencia de que los agujeros negros proceden de explosiones de supernova.

06:36

Mis colegas compararon la composición de los elementos químicos de diferentes estrellas galácticas y efectivamente descubrieron estrellas extraterrestres en nuestra galaxia. Es asombroso que se pueda llegar tan lejos sólo estudiando la composición química de las estrellas. Dijeron que una de las estrellas que se ve en el espectro es extraterrestre: procede de otra galaxia. Existe interacción de galaxias, esto lo sabemos y a veces se capturan estrellas.

07:05

Todos hemos oído hablar de las erupciones solares. Fue una sorpresa descubrir una erupción gigante, una erupción miles de millones de veces más potente que las que observamos en el Sol, en una de las estrellas binarias de nuestra galaxia, llamada FH Leo, descubrimos la erupción gigante. Y, a continuación, estudiamos las estrellas espectrales para ver si había algo extraño con esos objetos. Y descubrimos que todo era normal. Estas estrellas son normales como el Sol. La edad, todo era normal, así que es un misterio. Es uno de los misterios que todavía quedan: las erupciones gigantes. Y hay seis o siete casos similares reseñados en la literatura.

07:47

Ahora bien, para seguir adelante con esto, necesitamos entender bien la evolución química del universo. Resulta muy complicado y no pretendo hacer que entiendan lo que vemos aquí. (Risas) Pero sólo es para mostrarles cuán complicado es el tema de la producción de elementos químicos. Hay dos canales — las estrellas masivas y las de masa débil — que producen y reciclan materia y elementos químicos en el universo. Y después de 14 mil millones de años haciéndolo, terminamos con este cuadro, que es un gráfico muy importante, ya que muestra las abundancias relativas de elementos químicos en estrellas similares al Sol y en el medio interestelar.

08:27

Lo que significa que es categóricamente imposible encontrar un objeto que contenga unas 10 veces más azufre que silicio, cinco veces más calcio que oxígeno. Es absolutamente imposible. Y si encuentras uno, sólo puedo decir que está relacionado con SETI porque no se puede hacer de forma natural. El efecto Doppler es algo muy importante de la física fundamental. Y está relacionado con el cambio de frecuencia procedente de una fuente en movimiento. El efecto Doppler se utiliza para descubrir planetas extrasolares.

09:00

La precisión que necesitamos para descubrir un planeta tipo Júpiter alrededor de una estrella tipo Sol es de aproximadamente 28.4 metros por segundo. Y necesitamos nueve centímetros por segundo para detectar un planeta tipo Tierra. Esto será posible con los espectrógrafos del futuro. Yo mismo formo parte del equipo que está desarrollando un CODEX, un espectrógrafo de alta resolución de nueva generación para el telescopio E-ELT de 42 metros y éste será un instrumento para detectar planetas similares a la Tierra alrededor de estrellas similares al Sol. Es una herramienta asombrosa llamada astrosismología con la cual podemos detectar ondas sonoras en las atmósferas de las estrellas.

09:45

Esto es el sonido de un Alfa Centauro. Podemos detectar ondas sonoras en las atmósferas de estrellas similares al Sol. Esas ondas tienen frecuencias en el dominio infrasonoro, aún desconocido. Volviendo a la cuestión más importante, “¿Hay alguien más ahí fuera?” Está estrechamente relacionado con la actividad tectónica y volcánica de los planetas. Hay una clara conexión entre vida y núcleo radioactivo. No es posible la vida sin actividad tectónica ni actividad volcánica. Y sabemos muy bien que la energía geotérmica se produce mayormente por descomposición de uranio, torio y potasio.

10:27

¿Cómo podemos medir…? Si existen planetas donde la cantidad de estos elementos es pequeña, entonces esos planetas están tectónicamente muertos, no puede haber vida en ellos. Si, por el contrario, hay demasiado uranio, potasio o torio, probablamente tampoco podría haber vida. Porque ¿pueden imaginarse todo en ebullición? Es demasiada energía en un planeta. Ahora hemos estado calculando la cantidad de torio en una de las estrellas con planetas extrasolares. Se trata exactamente del mismo juego, un elemento muy pequeño.

11:00

Estamos intentando medir este perfil y detectar torio. Es muy difícil, es muy difícil. Primero, tienes que convencerte a ti mismo, luego, tienes que convencer a tus colegas y luego a todo el mundo de que efectivamente has detectado algo así en la atmósfera de una estrella con planeta en órbita en algún lugar a 100 pársec de aquí, es muy complicado.

Pero si quieres saber si hay vida en los planetas extrasolares tienes que dedicarte a esto, porque tienes que saber la cantidad de elementos radioactivos que hay en esos sistemas.

11:35

La única forma de saber si hay extraterrestres es sintonizar tu radiotelescopio, escuchar las señales y esperar a recibir algo interesante, que es lo que SETI realmente hace y lo que lleva haciendo desde hace muchos años. Creo que el método más prometedor es mediante biomarcadores. Se puede ver el espectro de la Tierra, este espectro de reflejo terrestre, y es una señal muy clara. La pendiente que baja, que llamamos límite rojo, indica el hallazgo de un área de vegetación. Es increíble que podamos detectar vegetación a partir de un espectro. Ahora imaginen hacer este estudio con otros planetas.

12:19

Pues bien, muy recientemente, estoy hablando de los últimos seis, siete, ocho meses, se ha detectado agua, metano, dióxido de carbono en el espectro de un planeta fuera del sistema solar. Es asombroso. Ese es el poder de la espectroscopia. Uno puede detectar y estudiar la composición química de planetas mucho, mucho más allá del sistema solar. Tenemos que detectar oxígeno u ozono para asegurarnos de que se reúnen las condiciones necesarias para la vida.

12:57

Los milagros cósmicos son algo que bien pueden compararse a SETI.

Imaginemos ahora un objeto, un objeto extraordinario, o algo inexplicable, ante lo cual tengamos que levantarnos y decir: “Miren, nos rendimos, la Física no sirve.” Es algo que siempre puedes atribuir a SETI y decir: “Bueno, alguien debe de estar haciendo esto de alguna forma.”

13:17

Y con los que sabemos de física, etc., es algo que de hecho ya señaló Frank Drake, hace muchos años [incomprensible]. Si en el espectro de una estrella con planeta en órbita, pueden verse elementos químicos extraños, podría considerarse una señal de una civilización que está ahí y quieren indicarlo. En efecto, quieren señalizar su presencia mediante estas líneas espectrales, en el espectro de una estrella de diferentes formas.

13:47

Hay distintas formas de hacerlo; una, por ejemplo, es mediante el tecnecio, que es un elemento radioactivo con un período de descomposición de unos 4.2 millones de años. Si de pronto observamos tecnecio en una estrella tipo Sol, podemos estar seguros de que alguien ha puesto este elemento en la atmósfera, porque es imposible que esto ocurra de forma natural. Ahora estamos reexaminando los espectros de unas 300 estrellas con planetas extrasolares. Y llevamos haciéndolo desde el año 2000 y es un proyecto muy complejo. Estamos trabajando duro y ha habido casos interesantes, candidatos, hechos que no podemos realmente explicar que espero que en un futuro próximo podamos confirmarlo.

14:37

Entonces, la cuestión fundamental: “¿estamos solos?” creo que no vendrá de los OVNIs, tampoco vendrá de las señales de radio, creo que vendrá a través de un espectro como este. Este es el espectro de un planeta similar a la Tierra, que muestra la presencia de dióxido de nitrógeno, como indicio irrebatible de vida, oxígeno y ozono. Si un día, y pienso que llegará, dentro de 15 años, o tal vez 20, descubrimos un espectro como éste, podemos estar seguros de que hay vida en ese planeta. Dentro de cinco años descubriremos planetas similares a la Tierra, orbitando estrellas tipo Sol, a la misma distancia que la Tierra del Sol. Será dentro de unos cinco años y entonces necesitaremos otros 10 ó 15 años de proyectos espaciales para obtener espectros de planetas tipo Tierra como el que acabamos de ver. Y si observamos dióxido de nitrógeno y oxígeno, creo que tenemos al E.T. perfecto.
Muchísimas gracias.
(Aplausos)

Dr. Lachezar Filipov (2/2)

dimarts , 12/02/2019

https://www.telegraph.co.uk/news/worldnews/europe/bulgaria/6650677/Aliens-already-exist-on-earth-Bulgarian-scientists-claim.html

Dr. Lachezar Filipov (1/2)

dimarts , 12/02/2019

El 23 de noviembre del 2009 se dio a conocer información en Bulgaria sobre el contacto extraterrestre realizado por la agencia espacial de ese país, cuyo segundo en mando es el Dr Lachezar Filipov, un reconocido científico aeroespacial. Filipov dijo que los extraterrestres están en nuestro planeta y en contacto con nosotros constantemente aunque no los reconocemos.

 

The Wonders Of The Universe

diumenge, 13/05/2018

Detailed and beautiful images from across the Universe.