¿Podrían los rayos cósmicos ser producidos por sistemas de propulsión extraterrestres?

¿Podría la radiación cósmica de los iones pesados ​​que nos golpean ser el escape de la propulsión eléctrica avanzada utilizada por los viajeros espaciales extraterrestres? Si bien las supernovas parecen causar parte de ellas, gran parte está lejos de explicarse AFAIK. Nuestras sondas SEP arrojan iones de gases nobles. La propulsión de fragmentos de fisión arrojaría iones más pesados ​​a una velocidad aún mayor. Casi cualquier ion podría usarse para la propulsión. ¿Hay algún argumento físico contra el origen de la civilización extraterrestre de parte de la radiación cósmica (iones de fuera del Sistema Solar)?

De manera más general, ¿qué tipo de SETI se podría hacer hoy estudiando rayos cósmicos, iones pesados ​​en lugar de fotones?

Gráficos como el de abajo realmente hacen que los rayos cósmicos parezcan un fenómeno astrofísico natural. Pero hay barras de error en los gráficos muy exponenciales como el de abajo. Y la función de distribución ordenada tal vez solo refleje lo que los campos magnéticos cósmicos le hacen a los iones después de mil millones de años, independientemente de su origen. ¿El espectro de iones de alta energía representa cuotas de mercado alienígenas cósmicas para diferentes marcas de propulsión? (Hillas 2006, versión preliminar arXiv:astro-ph/0607109 v2)(Hillas 2006) Aparte, ¿por qué hay un factor E² en el eje vertical aquí?

Esto sólo puede ser respondido por la especulación. La respuesta de asdfex vale la pena como una buena visión general del fenómeno y presenta bien cómo de ninguna manera se apartan de las distribuciones estadísticas predichas por nuestro conocimiento del cosmos. Sin embargo, este es un problema clásico que en este caso más que la mayoría de los negativos no se puede probar. Considero esto un candidato para el cierre, pero lo dejo a juicio de la comunidad.
Para producir flujos tan grandes, necesitarías civilizaciones extraterrestres que permanecieran muy grandes y tecnológicamente súper avanzadas durante largos períodos de tiempo, y probablemente tendrían que estar en el negocio de mover sistemas solares enteros a velocidades relativistas, no solo pequeñas. naves espaciales
Para un cohete relativista, la relación de impulso a masa-energía es pags / mi = ( metro γ v ) / ( metro γ C 2 ) = v / C 2 , dónde v es la velocidad de escape. A medida que la velocidad de escape se acerca C , tenemos pags / mi → 1 / C , por lo que es difícil ver la motivación para usar velocidades de escape ultrarrelativistas. una vez que obtienes v hasta 0,9 o 0,95 c, no obtendrá un rendimiento mucho mejor al aumentarlo aún más.
@BenCrowell hubo un momento en que pude hacer eso, pero ya no. ¡Creo que es una excelente respuesta a esta pregunta y vale la pena publicarla!

Respuestas (2)

No puedo dar una respuesta precisa a su pregunta principal además de "Extremadamente improbable", pero aquí hay algunos datos sobre los rayos cósmicos que podrían ayudar a llegar a una respuesta concluyente:

Los modelos actuales pueden describir bastante bien la distribución de energías y masas de iones. Lo que no sabemos con precisión es el origen de esta radiación. Hay muchas fuentes posibles, pero ninguna de ellas es capaz de describir el espectro completo de los rayos cósmicos. Me gustaría señalarle un resumen de nuestro conocimiento sobre los rayos cósmicos en http://pdg.lbl.gov/2015/reviews/rpp2015-rev-cosmic-rays.pdf .

En primer lugar, la energía total de los rayos cósmicos en nuestro vecindario es enorme. No olvide que la Tierra es solo un pequeño "punto azul pálido" en el espacio y la fracción de rayos cósmicos que realmente nos golpean (y a nuestros detectores) es extremadamente pequeña. En segundo lugar, la distribución espacial de los rayos cósmicos es muy homogénea, con fluctuaciones del nivel de 0,001 solamente. Estos dos hechos hacen bastante improbable que los rayos cósmicos sean producidos por tecnología extraterrestre. Las fuentes de energía requeridas deben ser extremadamente grandes y esperaríamos fuentes más localizadas.

De hecho, observamos fuentes localizadas solo para rayos de energía extremadamente alta (porque deben provenir de fuentes cercanas y no pueden viajar demasiado lejos). Sin embargo, es poco probable que estas altas energías se utilicen en un motor porque son difíciles de generar. A modo de comparación: los propulsores iónicos actuales pueden acelerar el xenón hasta 1 keV, 6 órdenes de magnitud a la izquierda del diagrama anterior. Usando las tecnologías de aceleración de partículas más conocidas hoy en día (alrededor de 100 MeV/m), estos rayos de energía extremadamente alta necesitaban un acelerador con una longitud comparable al radio del sistema solar (70 AU). Es mucho más probable que las emisiones de energía más bajas provengan de una nave espacial extraterrestre, pero también son mucho más difíciles de detectar debido al enorme fondo.

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También comentó acerca de las grandes barras de error cerca del extremo derecho de la gráfica. Esto se debe puramente a las estadísticas, no a algunos factores que no se comprenden. En esta región esperamos alrededor de 1 partícula de esta energía por kilómetro cuadrado y año, lo que las hace muy difíciles de medir. Para nosotros es bastante afortunado que estos eventos sean bastante raros: ¡entregan la energía necesaria para levantar una manzana diez metros concentrada en un solo núcleo atómico!

El factor de E ^ 2 se usa en esta gráfica para darnos unidades convenientes. En muchos casos, esta gráfica se hace con un factor de E^2.6, lo que hace que la primera parte de la gráfica sea plana y más fácil de ver las diversas torceduras y curvas en el espectro. Compare su diagrama con la figura 28.8 en el PDF vinculado anteriormente.

Estos diversos cambios en la pendiente de la curva parecen ser causados ​​por campos magnéticos solares y galácticos que pueden atrapar partículas hasta cierto punto dentro de nuestra galaxia, mientras que partículas de muy alta energía nos llegan directamente desde fuentes extragalácticas. La fuerte caída al final del espectro tampoco es inesperada: las partículas más rápidas comienzan a interactuar con el fondo cósmico de microondas y se ralentizan.

El PDF también muestra números relativos para varios tipos de núcleos (figura y tabla 28.1). Por ejemplo, el hierro es aproximadamente 1/4000 del número de protones (núcleos de hidrógeno). Como puede ver, la forma de la curva es bastante similar para todos los iones medidos. El gráfico muestra esta distribución solo para energías relativamente bajas porque es difícil distinguir masas a energías muy altas: la masa de los núcleos más pesados ​​es de solo 250 GeV, en comparación con un millón de GeV de energía cinética. Tampoco hay números para iones realmente pesados ​​más allá del hierro, porque las tasas de conteo son cada vez más bajas y las barras de error son cada vez más grandes.

Gran explicación de un gran tema! ¿Puede aclarar cómo "... la energía total... en nuestro vecindario es enorme". y "...la cantidad de rayos cósmicos que realmente nos golpean (y a nuestros detectores) es extremadamente pequeña..." ¿son verdaderas al mismo tiempo? Estoy seguro de que ambos son ciertos, pero la distinción no está clara con la redacción actual. Además, ¿es la única defensa de su "extremadamente improbable" que existan modelos que puedan ajustarse a los datos? ¿Estos modelos tienen parámetros ajustados arbitrariamente (por ejemplo, flujo general) para estar de acuerdo? ¿Hay otros puntos para agregar, como la distribución angular (o la falta de ella)?
¡Gran respuesta! Si la frecuencia de los rayos cósmicos se representara frente a la masa del núcleo, en lugar de frente a su energía (¿cinética?), ¿cambiaría sustancialmente el carácter de la curva, o la energía y el tamaño del núcleo estarían estrechamente correlacionados? ¿El xenón no está sobrerrepresentado, lo que indica que nuestro SEP actual tiene un futuro eterno? ;-)
LocalFluff: Agregué un párrafo sobre iones al final. @uhoh Los modelos no son un argumento, puedes encajar casi cualquier cosa con un modelo. Mis argumentos principales son la isotropía y la cantidad total de rayos cósmicos en la galaxia. Ambos requieren que haya una cantidad extremadamente grande de motores en casi todas partes de la galaxia. Su primera pregunta: lo habitual sobre "el espacio es enorme": si podemos medir docenas de partículas por metro cuadrado y, en segundo lugar, hay un gran número en la galaxia.
Esta es una buena descripción general y un buen argumento, pero discreparía un poco con la conclusión 'extremadamente improbable'. Si uno busca cómo los datos podrían enmascarar las indicaciones de producción artificial, probablemente haya buenos argumentos para ello. Me inclinaría más hacia que no hay información suficiente para dar una respuesta significativa, pero no hay indicios de producción artificial.
Pero la isotropía y tal vez la distribución de energía podrían ser el resultado de campos magnéticos interestelares e intergalácticos. Independientemente del origen de los iones. Las cantidades son abrumadoras, eso es convincente. La cohetería compitiendo con la supernova, lo notaríamos de otras maneras. Pero si un ion en particular, como el de un gas noble, está sobrerrepresentado...

Asdfex hizo un trabajo absolutamente superlativo al explicar por qué probablemente solo estamos viendo emisiones estelares de fondo, pero déjame preguntarte esto: ¿Quién dijo que un sol no puede ser un motor?

Si está dispuesto a postular la existencia de megaestructuras (que no podemos detectar directamente), le ofrezco el Shkadov Thruster:

Bueno, ¿no es eso un monstruo?

Es básicamente una inmensa vela de fotones impulsada por casi la mitad de la potencia de una estrella. Su tamaño le permite arrastrar por gravedad su estrella de alimentación (y el sistema solar) junto con él, convirtiéndolo literalmente en una nave estelar.

Nota: no creo que esto sea ni remotamente posible, solo les estoy dando un caso extremo donde las emisiones de iones pueden ser el resultado de la propulsión alienígena.

Buen concepto de una "nave estelar". Las estrellas como el Sol no son muy buenas para acelerar iones. Los protones emitidos por el Sol están casi en su totalidad por debajo de 1 GeV, fuera de los límites del diagrama en la publicación original.
@asdfex Punto justo. Supongo que nuestros amigos alienígenas podrían construir propulsores Shkadov alrededor de estrellas de vida más corta y de mayor rendimiento, y cuando se acerca al final de su vida transferirse a otro, pero como dije, solo estoy flotando esto como una especie de cumplimiento de un deseo.
Fuerzas de marea???
@toniedzwiedz Ese es el mayor problema con las megaestructuras sólidas, aunque si tiene la industria para obtener tanta materia prima, probablemente tendrá una ingeniería de materiales absolutamente loca.
Ya veo... ¿Cómo es que esto no vuelve a chocar con la estrella? ¿Están orbitando un centro de masa común y simplemente girando en su lugar? ¿O se supone que la presión de radiación es suficiente para evitar que caigan unos sobre otros? (Muy lejos de ser descabellado)
@toniedzwiedz Justo en el dinero con la presión de radiación. La vela se aleja tan rápido como cae hacia la estrella.
Hay (más o menos) cien mil millones de veces cien mil millones de estrellas sin espejos, ¿podría una estrella más con un espejo marcar la diferencia? ¿No tendrían esos protones una dirección clara? Los rayos cósmicos son, en términos muy generales, isotrópicos.
@uhoh Tal vez no sea una estrella, sino casi todas las estrellas. Pero creo que notaríamos más de su existencia que los gases de escape de sus obsesivas carreras interestelares de Nascar. En serio, dado que los iones están cargados eléctricamente, siguen campos magnéticos. No se puede rastrear su origen, a menos que obtengamos un mapa de campos magnéticos entre nosotros y su origen desde su origen. Difícil.
@uhoh Acerca de la isotropía de protones, ¿podemos decir la dirección real de la radiación entrante, o simplemente estamos notando que la radiación es igualmente fuerte sin importar dónde miremos en el cielo?
¿Podrían los rayos cósmicos ser producidos por sistemas de propulsión extraterrestres?
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