Чи ми шукали інопланетян серед мільйонів зірок? Чому немає відповіді
Ми всі чули цей аргумент. Коли пошук позаземного життя упирається у стіну тиші, експерти розводять руками і кажуть, що ми просто ще недостатньо старанно шукали. Адже в Чумацькому Шляху 100 мільярдів зірок. Перевіряти їх одну за одною зайняли б життя. Значить, відсутність радіо 신호них від інопланетян просто говорить про те, що ми надто рано прийшли на цю вечірку, правда?
Не зовсім. І не так рано, як ви вважаєте.
Луїза Мейсон, дослідниця з університету Манчестера, нещодавно усвідомила щось тривожне. Ми вже обійшли величезний шматок нашої галактики. Просто не знали про це.
Приховане число в шумі
Відкриття було зроблено з допомогою нового телескопа чи прориву у обробці сигналів. Воно сталося завдяки погляду на старі дані під новим кутом. Мейсон використала Безансонську модель Галактики — деталізовану симуляцію структури нашої галактики — та зіставила її з даними оглядових спостережень двох великих інструментів: Зеленогірської обсерваторії (Green Bank Telescope) у Західній Вірджинії та телескопа Паркса в Австралії.
Ось вихідні дані. Телескопи провели 1327 окремих спостережень. Зоряні каталоги фіксували рівно 288 315 видимих зірок у цих полях зору. Число гарне, чисте. Набір даних, з якими можна працювати.
Але Безансонська модель розповідає зовсім іншу історію. Вона враховує зірки, які існують, але залишаються невидимими для наших оптичних очей, бо вони надто тьмяні. Коли Мейсон впровадила геометрію огляду на цю модель, число злетіло. Ми дивилися не на 288 тисяч зірок. Ми дивилися на більш ніж 6,1 мільйона.
Більшість цих зірок були примарними оптичних телескопів. Це тьмяні червоні карлики чи далекі сонця, поглинені міжзоряним пилом. Але для радіотелескоп? Вони просто джерела потенційного шуму чи, сподіваюся, структурованого сигналу.
«Навіть дуже короткий нагляд може містити сто тисяч зірок, які ми ніколи не планували досліджувати.»
У цьому вся сила супутнього SETI (commensal SETI). Стратегія спирається на принцип “пасажира”. Радіотелескоп вже спрямований на конкретну мету для астрономічних досліджень – картографування галактики чи вивчення зореутворення. Він дослухається. Під час цього прослуховування він фіксує все в полі зору. Якби інопланетна цивілізація транслювала сигнал цих частотах, поки астрономи дивилися на яскраву зірку поблизу, сигнал був записаний. Похований у шумі, так. Але записаний.
Обмеження Gaia та перевага радіо
Чому ми так довго цього не помічали? Тому що стандартні підрахунки зірок спираються на каталоги, такі як місія Європейського космічного агентства Gaia, яка картографує положення та яскравість. Gaia — диво науки, але має жорстку межу. Вона бачить, що яскраво. Вона пропускає мільярди тьмяних, холодних, маломасивних зірок, які домінують у галактиці за кількістю, хоч і не за масою.
Радіохвилі не звертають уваги на видиме світло. Вони проникають крізь пил, що засліплює наші очі. Вони відбиваються від іонізації в космосі, що приховує тьмяність в оптичному діапазоні. Зірка, невидима в оптичному каталозі, все ще може бути радіоджерелом. Робота Мейсон доводить, що «параметричний простір», який ми вже сканували, експонентно більше, ніж припускають наші каталоги.
То що ми закінчили? Ми вже відсканували Всесвіт і нічого не знайшли?
Ні. І тут ми наближаємося до реальної проблеми. Справа не в тому, що ми подивилися недостатньо зірок. Справа в тому, що ми дивилися не на правильні частоти досить довго.
Звільнення від «Водного отвору»
З 1960 року SETI одержима конкретним діапазоном радіоспектру, відомим як «водний отвір». Концепція чарівна своєю простотою.
Атомарний водень випромінює частоті 1420 МГц. Гідроксил (OH) випромінює на 1665 МГц. Водень плюс гідроксил дають воду. Це універсальний розчинник. Це є основою життя. Якби розумні істоти хотіли відправити сигнал, що кричить: «Ми тут і розуміємо хімію», вони, швидше за все, обрали б тихий, порожній канал між цими двома частотами.
«Водний отвір» також потрапляє у радіовікно діапазон спектру, де атмосфера Землі не поглинає сигнал. Крім того, лінія водню є критично важливою для астрономії. Якщо інопланетяни слухають наші передачі, знають, що ця частота особлива і нам. Це космічна точка зустрічі.
Але фокусування тут має обмеження. Діапазон вузький. Він переповнений природним шумом. І, що crucial, він припускає, що інопланетяни думають як хіміки, що цінують воду так само, як ми. Це велике припущення.
Перехід у субміліметровий діапазон
Наступна робота Мейсон вийшла за межі звичних радіодіапазонів і в недосліджений фронтон міліметрових та субміліметрових довжин хвиль. Вона проаналізувала архівні дані телескопа ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) у Чилі.
Чому ALMA? Високі частоти поводяться інакше, ніж низькі. Радіохвилі низької частоти страждають від дисперсії при проходженні через космос. Електрони у міжзоряному середовищі затримують низькі частоти більше, ніж високі. Це розтягує та спотворює сигнал на великих відстанях. Різкий імпульс від зірки у тисячі світлових років може прийти як змащений ехо-сигнал на 1 ГГц. На більш високих частотах ALMA, ця дисперсія мінімальна. Сигнал залишається чітким.
Компроміс – технічна складність. Високі частоти важче виявляти і більш сприйнятливі до перешкод від земних джерел, як-от супутники і стільникові мережі. ALMA, розташований в одному з найсухіших місць на Землі, мінімізує водяну пару, яка блокує ці хвилі.
Мейсон не знайшла інопланетян. Архіви мовчали. Але спроба важлива. Діапазон міліметрових хвиль майже повністю не досліджений щодо виявлення розумного життя. Він відкриває новий параметричний простір. Нове місце для пошуку.
Сигнал, який ми пропустили
Ми слухаємо більше зірок, аніж думали. Ми використовуємо ширші смуги пропускання, ніж вважали за раніше необхідні. Але час все ще наш ворог.
Радіотелескопи витрачають лише частку секунди будь-яку одну мету. Вони сканують, записують, переходять далі. Сигнал від іншої цивілізації може бути коротким спалахом, імпульсом, що повторюється, або стабільною несучою хвилею. Якщо інопланетний передавач транслює на нас лише у вузьке вікно свого обертання, або якщо він працює на частоті, яку ми зараз не перевіряємо, ми пропустимо його.
Колосальний масштаб Галактики робить хибнонегативні результати неминучими. Ми обійшли 6 мільйонів зірок, можливо, більше по зрізу неба. Це звучить вражаюче, доки ви не згадаєте, що в нашій Галактиці 100 мільярдів зірок. І мільйони інших галактик поза її межами.
Ми розширюємо мережу. Ми перевіряємо глибше. Але океан, як і раніше, величезний. Тиша може бути не порожнечею. Вона може просто означати, що ми не слухаємо досить голосно, або не там, або не в цей правильний момент.
Робота Мейсон змінює математику. Вона каже нам, що ми виконали більше роботи, ніж припускали. Але вона не змінює результату. Ми досі чекаємо. А поки що Всесвіт продовжує своє тихе, нерозривне гудіння.
