1960 рік. Астрофізик Френк Дрейк вперше спрямовує радіотелескоп на дві сонцеподібні зірки Тау Цети та Епсілон Ерідана. Хвиля 21 сантиметрів, частота, яку фізики вважали «космічною лінією водневого шляху», логічне місце для міжзоряного радіо. Він слухав 150 годин. Чув тишу. Але започаткував те, що ми тепер називаємо SETI Search for Extraterrestrial Intelligence. Відтоді пройшло більше шести десятиліть. Технології змінилися до невпізнання: з’явилися цифрові приймачі, штучний інтелект для аналізу даних, міжнародні мережі телескопів. Але фундаментальна відповідь залишалася незмінною: нічого.
Понад шістдесят років потому ця тиша триває.
Принаймні, так нам здавалося. Нове дослідження інституту SETI, опубліковане 16 червня в журналі The Astrophysical Journal, пропонує версію, від якої мурашки по шкірі: сигнали з інших цивілізацій могли досягати Землі неодноразово. Ми просто шукали не те, і не так. І причина криється не в міжзоряному просторі, не в недостатній потужності телескопів і навіть не в тому, що ми дивимося не в той бік. Вона набагато ближче у самих зірках, які ми вважали маяками надії, але які, виявляється, можуть бути випадковими глушниками.
Гострий тон, який розмився
За десятиліття пошуків астрономи виробили залізну логіку: шукати надвузькі радіосигнали. Такі частотні «піки» практично не виникають у природі самі по собі їх може створити лише штучний передатчик технологічної цивілізації. Природні космічні процеси, від пульсарів до газових хмар, генерують широкосмуговий шум, розмазаний по мегагерцах. Технологія, у свою чергу, прагне стиснути енергію в мінімальну смугу, щоб передати інформацію максимально ефективно. Це правило лежало в основі кожної серйозної програми SETI, від ранніх експериментів Дрейка до сучасного проєкту Breakthrough Listen.
Але є нюанс, який досі майже не враховували.
Дослідники на чолі з астрономом Вішалом Гаджаром з’ясували: навіть ідеально «гострий» сигнал, відправлений інопланетянами, може спотворитися ще до того, як покине рідну зоряну систему. Плазмові вітри зірки, спалахи корони та вибухові викиди маси розмивають радіохвилю, розкидаючи її енергію по ширшому діапазону частот. Це подібно до того, як промінь лазера, пройшовши крізь каламутну воду, розсіюється в широку пляму світла. Тільки замість води надзвуковий потік заряджених частинок, що вічно дме від зірки в простір.
Те, що вилетіло як блискуча голка, до Землі прилітає як розмазаний шлейф ледь помітний, схожий на природний фон.
«Пошуки SETI часто оптимізовані для надвузьких сигналів. Якщо зоряне середовище розширює сигнал, він може проскочити повз наші пороги виявлення, навіть якщо він там є», пояснив д-р Вішал Гаджар, провідний автор дослідження та астроном інституту SETI.
Як виміряти невидиме
Щоб зрозуміти масштаб явища, команда звернулася до джерела, яке мало буквально під рукою: радіопередавачів космічних апаратів у нашій Сонячній системі. Спостереження за сигналами зондів, що працюють у міжпланетному просторі, дали чітку калібрувальну шкалу. Вчені зафіксували, як турбулентна плазма впливає на вузькосмугові передачі, а потім екстраполювали ці дані на різні типи зіркових середовищ. Це дозволило побудувати універсальну формулу розмивання для різних типів зірок і частот.
Результат практична математична модель.
Вона дозволяє оцінити ступінь розмивання сигналу навколо різних світил і на різних частотах спостереження. Процес, який дослідники назвали exo-IPM scattering, працює як прихований фільтр. Чим густіша плазма навколо зірки, чим вища швидкість зоряного вітру тим сильніше «розмазується» сигнал. Для спостерігача на Землі це виглядає як ослаблення головного піку та поява бокових «хвостів» на сусідніх частотах, які раніше легко сприймали за природний фон.
Особливо це стосується активних зірок, де «космічна погода» нагадує земну метеорологію, тільки з мільйонами разів більшою енергією. Замість дощів корональні викиди маси. Замість вітру надзвукові потоки заряджених частинок.
Червоні карлики та великий рахунок
Ось де справа набуває космічного масштабу. Червоні карлики, або зорі типу M, становлять приблизно 75% усіх зірок у Чумацькому Шляху. Вони найпоширеніші світила в нашій галактиці, і водночас найбільш гіперактивні. Їхні зоряні вітри та магнітні бурі можуть буквально «зашуміти» вузький технопідпис ще на етапі відправлення. Саме навколо таких зірок, як Проксима Центавра або TRAPPIST-1, астрономи знаходять найбільше потенційно придатних для життя екзопланет у зоні, де вода може існувати в рідкому стані. Але водночас ці зірки найзлісніші «глушники» радіоефіру у власних системах.
Це означає одне: якщо цивілізація існує біля такої зірки, її привітання могло перетворитися на ледь помітний шепіт до того, як подолало навіть половину шляху до нас.
Подумайте про це: три чверті всіх зірок у галактиці могли надсилати повідомлення, які ми систематично відфільтровували як природний шум.
За словами співавторки дослідження Ґрейс Сі. Браун, наукової співробітниці інституту SETI, це змінює саму логіку пошуку.
«Кількісно оцінивши, як зоряна активність змінює вузькосмугові сигнали, ми можемо проєктувати пошуки, які краще відповідають тому, що насправді доходить до Землі, а не лише тому, що могли передати», зазначила Ґрейс Сі. Браун.
Нові вуха для старого питання
Дослідження входить до програми STRIDE інституту SETI.
Ця ініціатива фінансується з заповіту Франкліна Антоніо і підтримує високоризиковані, але потенційно революційні наукові проєкти. Саме в рамках цієї програми команда розробила новий підхід до аналізу радіоданих, який тепер стане частиною арсеналу астрономів по всьому світу. Замість того щоб шукати лише ідеальні голки в космічному стозі сіна, вчені отримали карту того, як ці голки можуть виглядати після подорожі через зоряне середовище.
Що це означає для майбутнього? Астрономи радять переглянути стратегію: замість того щоб фокусуватися виключно на ультравузьких частотних піках, телескопи мають залишатися чутливими до ширших сигнатур. Сигнал, який виглядає як природний шум, може виявитися спотвореним повідомленням із глибини космосу. Це відкриває цілий клас сигналів, які раніше відкидалися як нецікаві, а тепер заслуговують на повторний аналіз із новими алгоритмами.
- Плазмові вітри потоки заряджених частинок від зірки, що розмивають радіохвилі подібно до каламутної води для лазерного променя
- Викиди корональної маси потужні зоряні спалахи, які додатково спотворюють сигнал на його рідній орбіті
- Червоні карлики (M-зорі) 75% зірок Чумацького Шляху, найімовірніші кандидати для пошуку життя, але й найбільш «шумні» джерела
- Космічні зонди джерело калібрувальних даних: сигнали апаратів у Сонячній системі допомогли зрозуміти механізм розмивання
Іншими словами, тиша, яку ми чули останні десятиліття, може бути не відсутністю співрозмовників, а нашою власною глухотою до певних голосів.
Дослідження отримало назву «ExoIPM Scattering as a Hidden Gatekeeper of Narrowband Technosignatures» і вже доступне в журналі The Astrophysical Journal.
Наступного разу, коли радіотелескоп уловить слабкий, розмитий шепіт із червоного карлика, астрономи матимуть інструкцію як його розпізнати.
Можливо, перший контакт уже відбувся.
Просто ми тепер починаємо розуміти, як його почути.
Про автора
