Поиск внеземного разума (SETI) - это одно из самых амбициозных и дальновидных начинаний человечества. Технологические достижения последних 100 лет позволили нам сделать первые шаги к поиску ответа. В сегодняшней статье описывается переосмысление одного из самых распространенных методов поиска признаков инопланетян, и хотя еще не удалось найти никаких инопланетных сигналов, поисковые возможности продолжают совершенствоваться.
Как указывают авторы статьи в AAS Nova - самым простым способом поиска инопланетян является поиск их техносигнатур - световых волн, излучаемых технологиями, которые они используют. В частности, если бы инопланетная цивилизация хотела быть обнаруженной другими разумными существами, она хотела бы послать сигнал, который не отклонялся бы и не поглощался пространством между нами, распространялся бы как можно быстрее и требовал бы наименьшего количества энергии для производства. По этим и другим причинам большинство исследований SETI были направлены на поиск искусственных радиосигналов, исходящих из окрестностей близлежащих звезд.
Но какие именно виды сигналов следует искать? Будут ли они передаваться в узком диапазоне частот, или это будут "широкополосные" сигналы, охватывающие большой диапазон частот? Будет ли сигнал передаваться непрерывно, или он будет включаться и выключаться через определенные промежутки времени, чтобы ясно показать, что он создан разумной жизнью? Удовлетворительного ответа на эти вопросы не существует, и большинство предыдущих поисков были направлены на поиск узкополосных сигналов, которые излучаются постоянно, поскольку для обнаружения сигналов такого типа нам потребуется меньше времени, чем сигналов других типов.
Однако было выявлено, что для цивилизации, генерирующей эти сигналы, производство широкополосных импульсных сигналов будет занимать меньше энергии, если только эти сигналы будут посылаться дольше, чем несколько сотен секунд. Было сделано разумное предположение, что инопланетяне будут пытаться привлечь наше внимание дольше нескольких минут, и занялись поиском широкополосных импульсных сигналов в радиоданных телескопа Грин-Бэнк.
Очень маленькая иголка в стоге сена
Коллаборация Breakthrough Listen и Asrtobites, выбрала 1 883 звезды в качестве целей для своих наблюдений. Они выбрали все звезды в пределах 5 парсеков (чуть более 16 световых лет) от Земли - чтобы расстояние между нами не слишком ослабляло сигналы - а также все звезды в пределах 5-50 парсеков (163 световых года), которые попадают на главную последовательность или раннюю часть гигантской ветви. Звезды на этих ранних отрезках звездного эволюционного пути менее изменчивы и, если у них есть планеты на орбите, создают среду, наиболее способствующую развитию жизни. Авторы взяли 233 часа наблюдений, разбитых на 5-минутные отрезки, поскольку это примерно та продолжительность наблюдений, при которой широкополосный импульс длиной 0,3 миллисекунды потребует меньше энергии, чем непрерывный узкополосный сигнал.
Радиоволны рассеиваются и рассеиваются межзвездной средой, и широкополосные радиосигналы подвергаются дисперсионной задержке, когда низкочастотная часть импульса задерживается относительно высокочастотной части из-за ионизированной среды, через которую он проходит.
График "водопада" на рисунке показывает интенсивность как функцию частоты и времени для одного широкополосного импульса, подвергшегося дисперсии. Показатель дисперсии сигнала, который связан с временной задержкой между двумя опорными частотами, может помочь ученым измерить количество ионизированного материала, через который прошел сигнал. В сочетании с подробными картами Млечного Пути получится использовать меру дисперсии для оценки расстояния между нами и источником сигнала.
Самое главное, что время дисперсионной задержки между двумя частотами всегда имеет масштаб, обратный квадрату разности частот. Предполагается, что если бы инопланетная цивилизация послала нам сигнал, то лучшей стратегией было бы искусственно организовать его таким образом, чтобы мы не увидели нормальной тенденции дисперсии; скорее, мы увидели бы какую-то другую закономерность, которая не встречается в природе, доказывая, что сигнал исходит от другой разумной жизни. В результате поиска по всем этим наборам данных было найдено 133 393 кандидата.
Помощь искусственного интеллекта
Человеку сесть и проанализировать такое количество кандидатов было бы неразумно - к счастью, машинное обучение и графические процессоры позволяют быстро отсеять множество неподходящих вариантов.
Было отсеяно множество вариантов, которые были слишком похожи на радиочастотные помехи, созданные человеком, или не показывали достаточной разницы между распределением энергии в импульсе и вне импульса. Для отсеивания бесперспективных кандидатов использовалось множество других фильтров, в результате чего был составлен короткий список из 2 948 кандидатов.
Лучшие кандидаты в каждом классе искусственной дисперсии были изучены более тщательно, но похожие сигналы были обнаружены и в других 5-минутных совершенно несвязанных областях неба.
Однако все же нелегко однозначно доказать, что эти сигналы действительно исходят из области звезд, на которые был наведен радар, а не являются искусственными радиочастотными помехами; гораздо разумнее заключить, что эти "сигналы" являются яркими человеческими сигналами, попавшими в телескоп, а не двумя чрезвычайно далекими инопланетными цивилизациями, посылающими нам точно такой же сигнал.
Помимо этого существует и другая проблема - при поиске в иных участках неба, было заключено, что некоторые сигналы крайне слабы, но при этом в несколько сотен раз сильнее, чем наш самый сильный самолетный радар. Звучит не очень убедительно, но это сигнал, который мог быть обнаружен в совершенно другой звездной системе, и каждый новый поиск - это еще один шаг к совершенствованию технологий и методов поиска, чтобы сделать возможное открытие.