(Imágenes de Stocktrek/Tomasz Dabrowski/Getty Images)La Búsqueda de Inteligencia Extraterrestre (SETI) siempre ha estado plagada de incertidumbre. Con sólo un planeta habitable (la Tierra) y una civilización tecnológicamente avanzada (la humanidad) como ejemplos, los científicos todavía están limitados a teorizar dónde podrían estar otras formas de vida inteligentes (y qué podrían estar haciendo).
Sesenta años después, la respuesta a la famosa pregunta de Fermi («¿Dónde están todos?») sigue sin respuesta.
En el lado positivo, esto nos presenta muchas oportunidades para formular hipótesis sobre posibles ubicaciones, actividades y firmas tecnológicas que futuras observaciones pueden probar.
Una posibilidad es que el crecimiento de las civilizaciones esté limitado por las leyes de la física y la capacidad de carga de los entornos planetarios, también conocido como. La hipótesis de la teoría de la percolación .
En un estudio reciente, un equipo de la Universidad de Filipinas Los Baños miró más allá de la tradicional teoría de la percolación para considerar cómo las civilizaciones podrían crecer en tres tipos diferentes de universos (estático, dominado por la energía oscura y dominado por la materia). Sus resultados indican que, dependiendo del marco, la vida inteligente tiene una cantidad de tiempo finita para poblar el Universo y es probable que lo haga de manera exponencial.
El estudio fue realizado por Allan L. Alinea y Cedrix Jake C. Jadrin, profesor asistente de Física y profesor asociado del Instituto de Ciencias Matemáticas y Física de la Universidad de Filipinas Los Baños. La preimpresión de su artículo, » Percolación de la ‘civilización’ en un universo isotrópico homogéneo «, apareció recientemente en línea.
Para su estudio, el equipo consideró cómo podría interpretarse la teoría de la percolación tradicional en términos de una función de crecimiento logístico (LGF), donde la tasa de crecimiento per cápita de una población se reduce a medida que el tamaño de la población se acerca a un máximo impuesto por los límites de los recursos locales (también conocido como. capacidad de carga).
Teoría de la percolación
En resumen, la teoría de la percolación describe cómo se comportan las redes cuando se eliminan nodos o enlaces, donde se dividirán en grupos conectados más pequeños.
El primer ejemplo conocido de aplicación de esta teoría a la paradoja de Fermi fue quizás el de Carl Sagan y William I. Newman en 1981. En un artículo titulado » Civilizaciones galácticas: dinámica de poblaciones y difusión interestelar «, argumentaron que la razón por la que la humanidad no ha encontrado civilizaciones extraterrestres (ETC) se debe a que la exploración y el asentamiento interestelar no son fenómenos lineales.
En contraste con la Conjetura de Hart-Tipler , que sostiene que las ETC avanzadas habrían colonizado nuestra galaxia hace mucho tiempo (por lo tanto, no existen), Sagan y Newman postularon que la exploración interestelar es una cuestión de difusión.
Geoffrey A. Landis defendió estos mismos sentimientos en su artículo de 1993, » La paradoja de Fermi: un enfoque basado en la teoría de la percolación «, donde argumentó que las leyes de la física imponen límites al crecimiento interestelar.
Según Landis, no se puede esperar «uniformidad de motivos» de las civilizaciones extraterrestres:
«Dado que es posible, dado un número suficientemente grande de civilizaciones extraterrestres, una o más seguramente se habrían comprometido a hacerlo, posiblemente por motivos que desconocemos. La colonización llevará mucho tiempo y será muy costosa.
«Es bastante razonable suponer que no todas las civilizaciones estarán interesadas en hacer un gasto tan grande para obtener una recompensa en el futuro lejano. La sociedad humana consiste en una mezcla de culturas que exploran y colonizan, a veces a distancias extremadamente grandes, y culturas que no tienen ningún interés en hacerlo.»
De manera similar, el profesor Adam Frank y sus colegas del Nexus para la ciencia de sistemas exoplanetarios (NExSS) de la NASA escribieron un artículo en 2019 titulado » La paradoja de Fermi y el efecto Aurora: asentamiento, expansión y estados estacionarios de exo-civilizaciones «. Inspirándose en la novela Aurora de 2015 de Kim Stanley Robinson, argumentaron que el asentamiento interestelar se produciría en cúmulos, ya que no todos los planetas potencialmente habitables serían hospitalarios para una especie alienígena. En resumen, las leyes de la física, la biología y la evolución imponen límites a la distancia y la rapidez con la que una especie puede asentarse en nuestra galaxia.
Resuelva para T y H
Para limitar esos límites, el equipo consideró los tres principales modelos cosmológicos del Universo, incluidos el estático, el dominado por la materia y el dominado por la energía oscura.
Un universo estático, como lo describió originalmente Einstein y su constante cosmológica , es infinito en términos de espacio y tiempo y no se expande ni se contrae.
Un Universo dominado por la materia describe el estado del Universo antes de 9.800 millones de años después del Big Bang , un momento en el que la densidad de energía de la materia excedía tanto la densidad de energía de la radiación como la densidad de energía del vacío.
Un Universo dominado por la energía oscura describe la última fase de la evolución cósmica, que comenzó hace aproximadamente 9.800 millones de años y se caracteriza por una tasa de expansión acelerada.
El equipo también consideró los tres escenarios en términos de una función de crecimiento logístico para determinar la cantidad de planetas asentados con el tiempo. A partir de esto, el equipo obtuvo los dos parámetros de su estudio: T, el tiempo necesario para establecer una sección esférica de un Universo ideal que sea a la vez homogéneo e isotrópico, y H, el parámetro de Hubble que describe la tasa de expansión cósmica, también conocido como el Ley de Hubble o Ley de Hubble-Lemaitre.
Para un Universo estático, descubrieron que los asentamientos siguen el LGF, de manera similar a como lo hacen el crecimiento de la población, la propagación de enfermedades infecciosas y las reacciones químicas. Como señalaron en su estudio, estos sistemas dinámicos siguen un patrón general que comienza con un inicio relativamente lento debido a fuentes limitadas (en este caso, planetas habitables).
Pero, a medida que continúan expandiéndose y adquiriendo nuevas fuentes, esto multiplica el número disponible y la propagación se acelera. Esto continúa hasta que el número de fuentes comienza a disminuir y/o se agotan los elementos del sistema.
Para su sorpresa, el equipo notó comportamientos similares al observar un Universo dominado por la materia y la energía oscura. Como le dijo la Dra. Alinea a Universe Today por correo electrónico.
«Sorprendentemente, cuando el espacio mismo se está expandiendo, como en los Universos dominados por la energía oscura y la materia, el proceso de asentamiento, en su mayor parte, todavía sigue la Función de Crecimiento Logístico. No esperábamos este resultado porque un sistema con un espacio en expansión nos parecía muy diferente de un sistema estático.
«La mayoría de los estudios que conocemos sobre la percolación se basan en una red estática (por ejemplo, propagación de incendios forestales, propagación de enfermedades, difusión de información) donde generalmente se observa el comportamiento de crecimiento logístico. Nuestro estudio ‘extiende’ este comportamiento a los casos en los que el La red se está expandiendo como nuestro propio Universo».
Sin embargo, descubrieron que había un retraso en un Universo en expansión en términos de tasa de asentamiento en comparación con uno estático. Para un universo dominado por la energía oscura, encontraron que el tiempo total de asentamiento (T) estaba marcado con divergencia para una tasa de expansión (H) suficientemente grande. De acuerdo con la Ley de Hubble, cuando H es lo suficientemente grande, algunos planetas se expandirían más allá del horizonte y se volverían «inalcanzables».
En esencia, los planetas distantes pueden retroceder más rápido que la velocidad de la luz, lo que hace improbable que una civilización en expansión pueda llegar a ellos.
También descubrieron que en los casos en que la Esfera de Hubble (H) era más pequeña, la relación entre T y H era lineal; en otras palabras, T era aproximadamente igual a H (T ~ H). Para un Universo dominado por la materia, sus hallazgos indicaron que cuando H era igualmente pequeño, se aplicaba la misma relación, pero cuando H se hacía más grande, la relación cambiaba significativamente a T~ H2.
En comparación con el de un Universo dominado por la energía oscura, T no aumentó exponencialmente ni alcanzó el infinito a menos que H fuera infinito. Dijo Alineal:
«Esto es interesante porque un Universo dominado por la materia también se caracteriza por un horizonte. Esto significa que los planetas lo suficientemente alejados de un planeta de referencia en este Universo, están retrocediendo a una velocidad más rápida que la luz, lo que hace que parezca que son inalcanzables.
«Sin embargo, para un universo dominado por la materia, de acuerdo con la Ecuación de Friedmann , la Esfera de Hubble en movimiento se está reduciendo en lugar de expandirse. Dicho de manera simple e informal, aquellos planetas alejados de un planeta de referencia en este Universo (que inicialmente se están ‘moviendo’ más rápido que la velocidad de la luz) se están ‘desacelerando’, haciéndolos accesibles, al menos en principio».
Entonces… ¿Dónde están?
A partir de sus resultados, el equipo determinó que las civilizaciones avanzadas generalmente seguirán una tendencia de crecimiento que comienza lentamente pero que despegará con el tiempo, eventualmente desacelerándose y deteniéndose a medida que se agote el número de planetas «alcanzables».
Como describió el Dr. Alineal, «Este modelo está marcado por un patrón de tres fases: tasa de liquidación lenta –> tasa de liquidación rápida –> tasa de liquidación lenta».
La pregunta sigue siendo: ¿qué significa esto para la tradicional pregunta de Fermi? ¿Cómo nos ayuda este patrón de tres fases a refinar la búsqueda de civilizaciones avanzadas que se expanden por la galaxia?
A esto, el equipo concluye que nuestra galaxia puede estar actualmente en la Fase I, caracterizada por una lenta tasa de asentamiento. Esto podría deberse a que sólo unas pocas civilizaciones inteligentes y avanzadas están involucradas en asentamientos interestelares en este momento.
«Esta fase lenta puede verse exacerbada por las grandes distancias entre los planetas «vivos». Pero una vez que se alcance un cierto número de civilizaciones itinerantes, podemos entrar en la Fase II, caracterizada por una rápida tasa de asentamiento. Si se da suficiente tiempo para entrar en esta fase, finalmente podremos Saluda a los extraterrestres que hay por ahí».
Además, sus resultados abordan la posibilidad de que algún día la humanidad se convierta en una especie interestelar, tal vez como un medio para garantizar la supervivencia y el desarrollo continuos de nuestra especie. Esto representa un desafío en un Universo en constante expansión y aceleración dominado por la Energía Oscura . Pero como resumió la Dra. Alineal, hay opciones:
«Dada la suficiente tecnología para viajar cerca de la velocidad de la luz, todavía es un desafío llegar a cualquier planeta del Universo, particularmente a los planetas lejanos. Dicho esto, hay una sección esférica de este Universo, centrada en nuestra ubicación, cuyos planetas son accesibles, al menos en principio, para una posible colonización. Más allá de esto, hay planetas que «se alejan» de nosotros a una velocidad superior a la de la luz y pueden no ser alcanzables. Desafortunadamente, esta esfera se está reduciendo, por lo que una sección del universo que podemos habitar, aunque grande a escala humana, se vuelve cada vez más pequeño con el tiempo».
«Si existe un mecanismo para llevar el universo a un estado tal que su tasa de expansión sea igual o similar a la de un universo dominado por la materia, entonces tendríamos la suerte de tener un Universo que, en principio, pueda ser colonizado». hasta cualquier distancia de nosotros; es decir, la colonización y la influencia humana en el Universo no está limitada por ninguna esfera diferente a la del Universo dominado por la energía oscura».
En resumen, la respuesta a la pregunta de Fermi puede ser que las civilizaciones avanzadas se encuentran en una fase temprana y lenta de expansión que (hasta ahora) nos ha impedido establecer contacto.
Pero a medida que el volumen esférico del Espacio Hubble (H) que podríamos ocupar se expande, es más probable que nos acerquemos lo suficiente al de otra persona como para finalmente saber que no estamos solos en el Universo. De manera similar, si bien la energía oscura puede limitar hasta dónde podemos llegar (dentro de nuestra galaxia, no mucho más), un volumen suficiente de espacio permitiría nuestro desarrollo continuo y podría evitar que un solo destino cataclísmico se acabe con toda nuestra especie.
¿Y quien sabe? Quizás la expansión cósmica no continúe como lo ha hecho durante los últimos 4 mil millones de años y el Universo se desacelere y alcance una especie de homeostasis, la clase en la que Einstein prefería creer.
En ese caso, nuestras Esferas de Hubble pueden continuar expandiéndose indefinidamente y no faltará la mezcla de civilizaciones cósmicas. Ofrece algunas perspectivas interesantes, ¿no?