Что было бы флагманской подписью очень развитой, амбициозной цивилизации?
Один из возможных вариантов — технология, позволяющая разогнать космический корабль размером с Нью-Йорк, на борту которого находятся десять миллионов человек, до скорости света примерно за год. Для этого требуется среднее ускорение в 1 g, что соответствует силе тяжести на поверхности Земли. На этапе ускорения ощущения будут такими же, как при жизни на поверхности Земли, поскольку, согласно общей теории относительности Альберта Эйнштейна, между искусственно созданным ускорением и ускорением свободного падения нет принципиальной разницы. Имейте в виду, что наблюдатель в падающем лифте не ощущает никакой гравитации.
Как разогнать примерно миллион тонн груза до скорости света за год? Для решения этой задачи можно использовать простую технологию — световые паруса. Мембрана размером с Землю, освещаемая радиопередатчиком, который собирает всю энергию звездного света на поверхности пригодной для жизни планеты, похожей на Землю, может разогнать этот массивный груз до скорости света за год. Оптимальная радиочастота для фокусировки светового луча на парусе во время ускорения составляет порядка 1 гигагерца.
Учитывая движение этого узкого радиолуча в нашем небе, эта система могла бы генерировать быстрый радиовсплеск (Fast Radio Burst, FRB), длящийся тысячную долю секунды (миллисекунду), на космологическом расстоянии порядка миллиардов световых лет. Яркость FRB составила бы примерно 1 Янскую. Как оказалось, на космологических расстояниях было обнаружено несколько тысяч FRB длительностью в миллисекунду и такой же яркостью.
Могут ли некоторые из них быть связаны с высокоразвитыми технологическими цивилизациями? Я выдвинул эту гипотезу в статье, которую мы с моим тогдашним постдоком Манасви Лингамом опубликовали здесь в марте 2017 года. Статья вышла за семь месяцев до открытия первого межзвёздного объекта 1I/`Oumuamua, который имеет плоскую форму и негравитационное ускорение, обратно пропорциональное квадрату расстояния от Солнца, как и должно быть у светового паруса. Поэтому я предположил, что `I/`Oumuamua может быть световым парусом (здесь) или обломком тонкой сферы Дайсона (здесь).
Гипотеза о световом парусе для быстрых радиовсплесков была отвергнута и заменена популярной теорией о том, что источники этих ярких радиовсплесков являются родственниками более слабых радиоисточников — пульсаров, которые регулярно обнаруживаются в галактике Млечный Путь. Пульсары — это вращающиеся нейтронные звезды, образовавшиеся в результате коллапса ядер звезд массой более 8 масс Солнца после того, как они израсходовали свое ядерное топливо. Нейтронная звезда обычно имеет массу 1,4 массы Солнца и радиус 12 километров, что составляет примерно половину длины острова Манхэттен. Если ось вращения пульсара не совпадает с его магнитной осью, излучающей радиоволны, он выглядит как пульсирующий маяк, когда радиолуч пересекает нашу линию обзора. Отсюда и название — пульсар. Из-за потери энергии пульсары замедляют вращение, и скорость замедления пропорциональна квадрату напряженности магнитного поля.
Магнитное поле типичных пульсаров составляет до триллиона (10^{12}) гаусс (что эквивалентно ста миллионам тесла), но у некоторых редких нейтронных звезд магнитное поле может быть в тысячу раз сильнее. Такие звезды называют магнетарами. Согласно распространенной точке зрения, быстрые радиовсплески возникают из-за мощных радиолучей, испускаемых магнетарами, и не имеют отношения к инопланетным цивилизациям.
Пульсары образуются, когда ядро массивной звезды сжимается, что приводит к выбросу ее оболочки. Энергия, высвобождающаяся при сжатии, сравнима с энергией гравитационного взаимодействия реликтовой нейтронной звезды, и, как правило, 99 % этой энергии приходится на нейтрино — слабо взаимодействующие частицы, которые относительно легко покидают сжавшееся ядро. Оставшиеся 1% приводят к взрыву — так называемой сверхновой, — в результате которого обломки звездной оболочки рассеиваются в окружающей межзвездной среде и обогащают ее тяжелыми элементами, образовавшимися в ядерной печи звезды-прародительницы. Большая часть массы нашего тела состоит из кислорода и углерода, образовавшихся в результате взрывов ближайших сверхновых.
Некоторые сверхновые на порядок ярче обычных, поэтому их называют сверхсветовыми. В новой статье, опубликованной в журнале Nature здесь, сообщается об обнаружении периодической модуляции на кривой блеска сверхсветовых сверхновых. Модуляция естественным образом объясняется колебаниями аккреционного диска вокруг недавно образовавшейся магнетара. Измеренный период вращения, составляющий 4,2 (± 0,2) миллисекунды, и предполагаемая скорость замедления вращения соответствуют магнитному полю в сто триллионов (10^{14}) гаусс (что эквивалентно десяти миллиардам тесла). Это первое обнаружение рождения магнетара.
Теперь мы знаем, что некоторые магнетары могут рождаться с необходимым периодом вращения и магнитным полем для генерации быстрых радиовсплесков. Но все ли быстрые радиовсплески связаны с молодыми магнетарами?
Разумеется, нет. Массивные звезды живут недолго, поэтому мы предполагаем, что магнетары рождаются в молодых, активно формирующих звезды средах. Однако мы знаем, что часть быстрых радиовсплесков, например FRB 20240209A (описанный здесь), происходит в старых, спокойных эллиптических галактиках. Это открытие ставит под сомнение предположение о том, что быстрые радиовсплески происходят только от магнетаров, сформировавшихся в молодых, активно формирующих звезды областях.
Наука становится интересной, когда к ней относятся как к процессу обучения. Она основана на скромности в стремлении к знаниям, а не на высокомерии эксперта.
© Перевод с английского Александра Жабского.