Мы все слышали этот аргумент. Когда поиск внеземной жизни упирается в стену тишины, эксперты разводят руками и говорят, что мы просто еще недостаточно усердно искали. Ведь в Млечном Пути 100 миллиардов звезд. Проверять их одну за другой заняли бы жизни. Значит, отсутствие радио信号的 от инопланетян просто говорит о том, что мы слишком рано пришли на эту вечеринку, верно?
Не совсем. И не так рано, как вы думаете.
Луиза Мейсон, исследовательница из Манчестерского университета, недавно осознала нечто тревожное. Мы уже обошли огромный кусок нашей галактики. Просто не знали об этом.
Скрытое число в шуме
Открытие не было сделано с помощью нового телескопа или прорыва в обработке сигналов. Оно произошло благодаря взгляду на старые данные под новым углом. Мейсон использовала Безансонскую модель Галактики — детализированную симуляцию структуры нашей галактики — и сопоставила ее с данными обзорных наблюдений двух крупных инструментов: Зеленогорской обсерватории (Green Bank Telescope) в Западной Вирджинии и телескопа Паркса в Австралии.
Вот исходные данные. Телескопы провели 1327 отдельных наблюдений. Звездные каталоги фиксировали ровно 288 315 видимых звезд в этих полях зрения. Число красивое, чистое. Набор данных, с которым можно работать.
Но Безансонская модель рассказывает совсем другую историю. Она учитывает звезды, которые существуют, но остаются невидимыми для наших оптических глаз, потому что они слишком тусклы. Когда Мейсон внедрила геометрию обзора в эту модель, число взлетело. Мы смотрели не на 288 тысяч звезд. Мы смотрели на более чем 6,1 миллиона.
Большинство этих звезд были призрачными для оптических телескопов. Это тусклые красные карлики или далекие солнца, поглощенные межзвездной пылью. Но для радиотелескопа? Они просто источники потенциального шума или, надеюсь, структурированного сигнала.
«Даже очень короткое наблюдение может содержать сто тысяч звезд, которые мы никогда не планировали исследовать.»
В этом сила сопутствующего SETI (commensal SETI). Стратегия опирается на принцип «пассажира». Радиотелескоп уже направлен на конкретную цель для астрономических исследований — картографирование галактики или изучение звездообразования. Он прислушивается. Во время этого «прослушивания» он фиксирует всё в поле зрения. Если бы инопланетная цивилизация транслировала сигнал на этих частотах, пока астрономы смотрели на яркую звезду поблизости, сигнал был бы записан. Захороненный в шуме, да. Но записанный.
Ограничение Gaia и преимущество радио
Почему мы так долго этого не замечали? Потому что стандартные подсчеты звезд опираются на каталоги, такие как миссия Европейского космического агентства Gaia, которая картографирует положения и яркость. Gaia — чудо науки, но у нее есть жесткий предел. Она видит то, что ярко. Она пропускает миллиарды тусклых, холодных, маломассивных звезд, которые доминируют в галактике по количеству, хотя и не по массе.
Радиоволны не обращают внимания на видимый свет. Они проникают сквозь пыль, ослепляющую наши глаза. Они отражаются от ионизации в космосе, скрывающей тусклость в оптическом спектре. Звезда, невидимая в оптическом каталоге, все еще может быть радиоисточником. Работа Мейсон доказывает, что «параметрическое пространство», которое мы уже сканировали, экспоненциально больше, чем предполагают наши каталоги.
Так что, мы закончили? Мы уже отсканировали Вселенную и не нашли ничего?
Нет. И здесь мы подходим к реальной проблеме. Дело не в том, что мы посмотрели недостаточно звезд. Дело в том, что мы смотрели не на правильные частоты достаточно долго.
Освобождение от «Водного отверстия»
С 1960 года SETI одержима конкретным диапазоном радиоспектра, известным как «водное отверстие». Концепция очаровательна своей простотой.
Атомарный водород излучает на частоте 1420 МГц. Гидроксил (OH) излучает на 1665 МГц. Водород плюс гидроксил дают воду. Это универсальный растворитель. Это основа жизни. Если бы разумные существа хотели отправить сигнал, кричащий: «Мы здесь и понимаем химию», они бы, скорее всего, выбрали тихый, пустой канал между этими двумя частотами.
«Водное отверстие» также попадает в радиоокно — диапазон спектра, где атмосфера Земли не поглощает сигнал. Кроме того, линия водорода критически важна для астрономии. Если инопланетяне слушают наши передачи, они знают, что эта частота особенная и для нас. Это космическая точка встречи.
Но фокусировка здесь имеет ограничения. Диапазон узок. Он переполнен естественным астроявлением шумом. И, что crucial, он предполагает, что инопланетяне думают как химики, ценящие воду так же, как мы. Это большое предположение.
Переход в субмиллиметровый диапазон
Следующая работа Мейсон вышла за пределы привычных радиодиапазонов и в неисследованный фронтон миллиметровых и субмиллиметровых длин волн. Она проанализировала архивные данные телескопа ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) в Чили.
Почему ALMA? Высокие частоты ведут себя иначе, чем низкие. Радиоволны низкой частоты страдают от дисперсии при прохождении через космос. Электроны в межзвездной среде задерживают низкие частоты больше, чем высокие. Это растягивает и искажает сигнал на больших расстояниях. Резкий импульс от звезды в тысяче световых лет может прийти как смазанный эхо-сигнал на 1 ГГц. На более высоких частотах, используемых ALMA, эта дисперсия минимальна. Сигнал остается четким.
Компромисс — техническая сложность. Высокие частоты труднее обнаруживать и они более восприимчивы к помехам от земных источников, таких как спутники и сотовые сети. ALMA, расположенный в одном из самых сухих мест на Земле, минимизирует водяной пар, блокирующий эти волны.
Мейсон не нашла инопланетян. Архивы молчали. Но попытка важна. Диапазон миллиметровых волн почти полностью не исследован на предмет обнаружения разумной жизни. Он открывает новое параметрическое пространство. Новое место для поиска.
Сигнал, который мы пропустили
Мы слушаем больше звезд, чем думали. Мы используем более широкие полосы пропускания, чем считали ранее необходимыми. Но время все еще наш враг.
Радиотелескопы тратят лишь долю секунды на любую одну цель. Они сканируют, записывают, переходят дальше. Сигнал от другой цивилизации может быть короткой вспышкой, повторяющимся импульсом или стабильной несущей волной. Если инопланетный передатчик транслирует на нас только в узкое окно своего вращения, или если он работает на частоте, которую мы сейчас не проверяем, мы пропустим его.
Колоссальный масштаб Галактики делает ложноотрицательные результаты неизбежными. Мы обошли 6 миллионов звезд, возможно, больше, по срезу неба. Это звучит впечатляюще, пока вы не вспомните, что в нашей Галактике 100 миллиардов звезд. И миллионы других галактик за ее пределами.
Мы расширяем сеть. Мы проверяем глубже. Но океан по-прежнему огромен. Тишина может быть не пустотой. Она может просто означать, что мы не слушаем достаточно громко, или не там, или не в тот самый правильный момент.
Работа Мейсон меняет математику. Она говорит нам, что мы проделали больше работы, чем предполагали. Но она не меняет результат. Мы все еще ждем. А пока Вселенная продолжает свое тихое, неразрывное гудение.
