♦ A Busca por Inteligência Extraterrestre (SETI) sempre foi atormentada pela incerteza. Tendo apenas um planeta habitável (Terra) e uma civilização tecnologicamente avançada (humanidade) como exemplos, os cientistas ainda estão confinados a teorizar onde poderiam estar outras formas de vida inteligentes (e o que poderão estar a fazer).
Sessenta anos depois, a resposta à famosa pergunta de Fermi (“Onde está todo mundo?”) permanece sem resposta. Do lado positivo, isto apresenta-nos muitas oportunidades para levantar hipóteses sobre possíveis locais, atividades e assinaturas tecnológicas que observações futuras podem testar.
Uma possibilidade é que o crescimento das civilizações seja limitado pelas leis da física e pela capacidade de suporte dos ambientes planetários – também conhecida como hipótese da teoria da percolação. Num estudo recente, uma equipa da Universidade das Filipinas Los Banos olhou além da teoria tradicional da percolação para considerar como as civilizações poderiam crescer em três tipos diferentes de universos (estático, dominado pela energia escura e dominado pela matéria). Os seus resultados indicam que, dependendo da estrutura, a vida inteligente tem uma quantidade finita de tempo para povoar o universo e é provável que o faça de forma exponencial.
O estudo foi conduzido por Allan L. Alinea e Cedrix Jake C. Jadrin, professor assistente de física e professor associado do Instituto de Ciências Matemáticas e Física da Universidade das Filipinas Los Banos. A pré-impressão de seu artigo , "Percolação de 'Civilização' em um Universo Isotrópico Homogêneo", foi postada recentemente no servidor de pré-impressão arXiv .
Para o seu estudo, a equipe considerou como a Teoria da Percolação tradicional poderia ser interpretada em termos de uma Função de Crescimento Logístico (LGF), onde a taxa de crescimento per capita de uma população diminui à medida que o tamanho da população se aproxima de um máximo imposto pelos limites dos recursos locais (também conhecido como transporte). capacidade).
🔹 TEORIA DA PERCOLAÇÃO
Em resumo, a teoria da percolação descreve como as redes se comportam quando nós ou links são removidos, onde serão divididos em clusters conectados menores. O primeiro exemplo conhecido desta teoria aplicada ao Paradoxo de Fermi foi talvez feito por Carl Sagan e William I. Newman em 1981. Em um artigo intitulado "Civilizações Galácticas: Dinâmica Populacional e Difusão Interestelar", eles argumentaram que a razão pela qual a humanidade não encontraram civilizações extraterrestres (ETCs) é porque a exploração e colonização interestelar não são fenômenos lineares.
Em contraste com a conjectura de Hart-Tipler, que argumenta que as ETCs avançadas teriam colonizado a nossa galáxia há muito tempo (portanto, elas não existem), Sagan e Newman postularam que a exploração interestelar é uma questão de difusão. Geoffrey A. Landis argumentou esses mesmos sentimentos em seu artigo de 1993 , "O Paradoxo de Fermi: Uma Abordagem Baseada na Teoria da Percolação", onde argumentou que as leis da física impõem limites ao crescimento interestelar. De acordo com Landis, não há “uniformidade de motivos” que se possa esperar das civilizações extraterrestres:
"Uma vez que é possível, dado um número suficientemente grande de civilizações extraterrestres, uma ou mais certamente teriam se comprometido a fazê-lo, possivelmente por motivos desconhecidos para nós. A colonização levará um tempo extremamente longo e será muito cara. É bastante razoável. supor que nem todas as civilizações estarão interessadas em fazer uma despesa tão grande para obter uma recompensa num futuro distante. A sociedade humana consiste numa mistura de culturas que exploram e colonizam, por vezes em distâncias extremamente grandes, e culturas que não têm interesse ao fazer isso."
Da mesma forma, o professor Adam Frank e colegas do Nexus for Exoplanetary Systems Science (NExSS) da NASA escreveram um artigo em 2019 intitulado "O Paradoxo de Fermi e o Efeito Aurora: Liquidação, Expansão e Estados Estacionários da Exocivilização". Inspirados no romance Aurora de 2015, de Kim Stanley Robinson, eles argumentaram que o assentamento interestelar ocorreria em aglomerados, uma vez que nem todos os planetas potencialmente habitáveis seriam hospitaleiros para uma espécie alienígena. Em suma, as leis da física, da biologia e da evolução impõem limites à distância e rapidez com que uma espécie pode colonizar a nossa galáxia.
Para restringir esses limites, a equipe considerou os três principais modelos cosmológicos do universo, incluindo estático, dominado pela matéria e dominado pela energia escura. Um universo estático, tal como descrito originalmente por Einstein e a sua Constante Cosmológica, é infinito em termos de espaço e tempo e não se expande nem se contrai. Um universo dominado pela matéria descreve o estado do universo antes de 9,8 bilhões de anos após o Big Bang, uma época em que a densidade de energia da matéria excedia tanto a densidade de energia da radiação quanto a densidade de energia do vácuo.
Um universo dominado pela energia escura descreve a última fase da evolução cósmica, que começou há cerca de 9,8 mil milhões de anos e é caracterizada por uma taxa acelerada de expansão. A equipa também considerou todos os três cenários em termos de uma Função de Crescimento Logístico para determinar o número de planetas colonizados ao longo do tempo. A partir disso, a equipe obteve os dois parâmetros de seu estudo: T, o tempo necessário para estabelecer uma seção esférica de um universo ideal que é ao mesmo tempo homogêneo e isotrópico, e H, o parâmetro de Hubble que descreve a taxa de expansão cósmica – também conhecida como Lei de Hubble ou Lei Hubble-Lemaitre.
Para um universo estático, eles descobriram que o assentamento segue o LGF, de forma semelhante ao que acontece com o crescimento populacional, a propagação de doenças infecciosas e as reações químicas. Como observaram no seu estudo, estes sistemas dinâmicos seguem um padrão geral que começa com um início relativamente lento devido a fontes limitadas (neste caso, planetas habitáveis). Mas, à medida que continuam a expandir-se e a adquirir novas fontes, isso multiplica o número disponível e a propagação acelera. Isto continua até que o número de fontes comece a diminuir e/ou os elementos do sistema se esgotem.
Para sua surpresa, a equipe notou comportamentos semelhantes ao olhar para um universo dominado pela matéria e pela energia escura. Como a Dra. Alinea disse ao Universe Today por e-mail.
"Notavelmente, quando o próprio espaço está se expandindo, como nos universos dominados pela energia escura e pela matéria, o processo de colonização, na maior parte, ainda segue a Função de Crescimento Logístico. Não esperávamos este resultado porque um sistema com espaço em expansão nos pareceu muito diferente de um sistema estático. A maioria dos estudos que conhecemos sobre percolação são baseados em uma rede estática (por exemplo, propagação de incêndios florestais, propagação de doenças, difusão de informações) onde o comportamento de crescimento logístico é geralmente observado. O estudo 'estende' esse comportamento para casos em que a rede está se expandindo como o nosso próprio universo."
No entanto, descobriram que havia um atraso num universo em expansão em termos da taxa de colonização em comparação com um universo estático. Para um universo dominado pela energia escura, eles descobriram que o tempo total de liquidação (T) foi marcado com divergência para uma taxa de expansão suficientemente grande (H). De acordo com a Lei de Hubble, quando H for suficientemente grande, alguns planetas expandir-se-iam para além do horizonte e tornar-se-iam "inacessíveis". Em essência, os planetas distantes podem estar a afastar-se mais rapidamente do que a velocidade da luz, tornando improvável que uma civilização em expansão os alcance.
Eles também descobriram que nos casos em que a esfera de Hubble (H) era menor, a relação entre T e H era linear – em outras palavras, T era aproximadamente igual a H (T ~ H). Para um universo dominado pela matéria, as suas descobertas indicaram que onde H era igualmente pequeno, a mesma relação se aplicava, mas onde H se tornava maior, a relação mudava significativamente para T~ H2. Em comparação com um universo dominado pela energia escura, T não aumentou exponencialmente nem atingiu o infinito, a menos que H fosse infinito. Disse Alinear:
"Isto é interessante porque um universo dominado pela matéria também é caracterizado por um horizonte. Significa que, para planetas suficientemente distantes de um planeta de referência neste universo, estão a recuar a uma velocidade mais rápida que a da luz, fazendo parecer que são inalcançáveis. No entanto, para um universo dominado pela matéria, de acordo com a Equação de Friedmann, a esfera móvel de Hubble está encolhendo em vez de se expandir. Dito de forma simples e informal, aqueles planetas distantes de um planeta de referência neste universo (que estão inicialmente 'se movendo' mais rápido do que a velocidade da luz) estão 'desacelerando', tornando-os alcançáveis, pelo menos em princípio."
🔹 ENTÃO, ONDE ELES ESTÃO?
A partir dos seus resultados, a equipa determinou que as civilizações avançadas geralmente seguirão uma tendência de crescimento que é lenta no início, mas que irá decolar com o tempo, eventualmente abrandando e parando à medida que o número de planetas “alcançáveis” se esgota. Como descreveu o Dr. Alineal, “Este modelo é marcado por um padrão de três fases: taxa de liquidação lenta –> taxa de liquidação rápida –> taxa de liquidação lenta”. A questão permanece: o que isso significa para a antiga questão de Fermi? Como é que este padrão trifásico nos ajuda a refinar a busca por civilizações avançadas em expansão pela galáxia?
Para isso, a equipe conclui que a nossa galáxia pode estar atualmente na Fase I, caracterizada por uma lenta taxa de colonização. Isto pode acontecer porque apenas algumas civilizações inteligentes e avançadas estão envolvidas na colonização interestelar neste momento. "Esta fase lenta pode ser exacerbada por grandes distâncias entre os planetas 'vivos'. Mas uma vez alcançado um certo número de civilizações itinerantes, poderemos entrar na Fase II, caracterizada por uma rápida taxa de colonização. Se tivermos tempo suficiente para entrar nesta fase, poderemos finalmente diga olá aos alienígenas lá fora."
Além disso, os seus resultados abordam a possibilidade de a humanidade se tornar algum dia uma espécie interestelar, talvez como um meio de garantir a sobrevivência e o desenvolvimento contínuos da nossa espécie. Isto representa um desafio num universo em constante expansão e aceleração, dominado pela energia escura. Mas, como resumiu o Dr. Alineal, existem opções:
"Dada a tecnologia suficiente para viajar perto da velocidade da luz, ainda é um desafio alcançar qualquer planeta no universo, especialmente os planetas distantes. Dito isto, existe uma secção esférica deste universo, centrada na nossa localização, cujos planetas são alcançáveis, pelo menos em princípio, para possível assentamento. Além disso, estão planetas que se 'movem' para longe de nós a uma velocidade superior à da luz e podem não ser alcançáveis. Infelizmente, esta esfera está encolhendo, então uma seção do universo que podemos habitar, embora grande na escala humana, torna-se cada vez menor com o tempo."
"Se existir um mecanismo para levar o universo a um estado tal que a sua taxa de expansão seja igual ou semelhante à de um universo dominado pela matéria, então teríamos a sorte de ter um universo que pudesse, em princípio, ser colonizado até qualquer distância de nós; isto é, a colonização e a influência humana no universo não são limitadas por nenhuma esfera diferente daquela do universo dominado pela energia escura."
Em resumo, a resposta à pergunta de Fermi pode ser que as civilizações avançadas estão numa fase inicial e lenta de expansão que (até agora) nos impediu de fazer contacto. Mas à medida que o volume esférico do Espaço Hubble (H) que poderíamos ocupar se expande, é mais provável que nos aproximemos o suficiente de outra pessoa para finalmente sabermos que não estamos sozinhos no universo. Da mesma forma, embora a energia escura possa limitar o quão longe podemos chegar (dentro da nossa galáxia, não muito mais longe), um volume suficiente de espaço permitiria o nosso desenvolvimento contínuo e poderia impedir que um único destino cataclísmico assumisse toda a nossa espécie.
E quem sabe? Talvez a expansão cósmica não continue como tem acontecido nos últimos 4 mil milhões de anos, e o Universo abrandará e alcançará uma espécie de homeostase – do tipo em que Einstein preferia acreditar. , e não faltará mistura entre civilizações cósmicas. Isso traz algumas perspectivas interessantes, não é?
🔹 Créditos: Allan L. Alinea et al, Percolação de 'Civilização' em um Universo Isotrópico Homogêneo, arXiv (2023). DOI: 10.48550/arxiv.2309.06575
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