Учені з Каліфорнійського університету у Берклі розробили нову методику для пошуку позаземного життя. Цей метод відрізняє потенційні інопланетні сигнали від наземних перешкод, аналізуючи їхнє переміщення у міжзоряному просторі.
Вчені представили нову методологію виявлення та перевірки потенційних радіосигналів від позаземних цивілізацій у нашій галактиці. Це просування у пошуку позаземного розуму (SETI) знаменує собою значний стрибок уперед, який значно підвищить упевненість у будь-якому майбутньому виявленні інопланетного життя.
Сьогодні пошуки SETI значною мірою залежать від наземних радіотелескопів, які чутливі до наземних та супутникових радіоперешкод. Помилкові сигнали, що імітують техносигнатури позаземних цивілізацій, можуть виходити з різних джерел, включаючи супутники Starlink, мобільні телефони, мікрохвильові печі і навіть автомобільні двигуни. Таке втручання породило помилкові надії з моменту запуску першої спеціальної програми SETI у 1960 році.
Щоб відрізнити справжні сигнали від помилкових, дослідники зазвичай переміщають фокус телескопа іншу частину неба, та був кілька разів повертаються до початкового місця, щоб переконатися, що сигнал був разовым. Проте сигнал все ще може бути стороннім випромінюванням Землі.
Ця проблема вирішується за допомогою нової інноваційної техніки, розробленої дослідниками проекту Breakthrough Listen у Каліфорнійському університеті у Берклі. Цей метод ретельно досліджує сигнали на наявність ознак проходження через міжзоряний простір, тим самим виключаючи можливість того, що сигнал є простими радіоперешкодами наземного базування.
Новий підхід прискорює пошук SETI
Breakthrough Listen, найповніший пошуковий проект SETI, відстежує північне та південне небо на наявність техносигнатур за допомогою радіотелескопів. Він також фокусується на тисячах окремих зірок у площині галактики Чумацький Шлях, яка вважається найвірогіднішим напрямком для надсилання сигналу цивілізацією.
«Я думаю, що це одне з найбільших досягнень у галузі радіо SETI за довгий час», — сказав Ендрю Сіміон, головний дослідник Breakthrough Listen та директор Дослідницького центру SETI у Берклі (BSRC), який керує найтривалішою у світі програмою SETI. «Вперше у нас є метод, який, якщо ми маємо лише один сигнал, потенційно може дозволити нам внутрішньо відрізнити його від радіочастотних перешкод. Це досить дивно, тому що, якщо врахувати щось на зразок Wow! сигнал, вони часто одноразові».
«Wow!» Сигнал та потенціал нової техніки
Сіміон мав на увазі знаменитий 72-секундний вузькосмуговий сигнал, який спостерігався 1977 року радіотелескопом в Огайо. Астроном, який виявив сигнал, який не був схожим на звичайний астрофізичний процес, написав: "Вау!" червоним чорнилом на роздруківці даних. З того часу сигнал не спостерігався.
«Перше виявлення інопланетного сигналу цілком може бути разовим, коли ми бачимо лише один сигнал», - сказав Сіміон. І якщо сигнал не повторюється, ми мало що можемо про це сказати. І, очевидно, найбільш вірогідним поясненням цього радіочастотні перешкоди, як і найбільш ймовірне пояснення появи Wow! сигналу. Володіння цією новою технікою та приладами, здатними записувати дані з достатньою точністю, щоб можна було побачити ефект міжзоряного середовища, є неймовірно потужним».
Дослідження нової техніки
Цей метод описаний у статті, опублікованій 17 липня в The Astrophysical Journal аспірантом Каліфорнійського університету в Берклі Брайаном Бжицькі; Сіміон; науковий керівник Бржицького Імке де Патер, почесний професор астрономії Каліфорнійського університету у Берклі; та колеги з Корнельського університету та Інституту SETI в Маунтін-В'ю, Каліфорнія.
Сіміон зазначив, що в майбутньому Breakthrough Listen буде використовувати так звану техніку сцинтиляцій, поряд з визначенням розташування неба, під час своїх спостережень SETI, у тому числі за допомогою телескопа Грін-Бенк у Західній Вірджинії — найбільшого у світі керованого радіотелескопа — і масиву MeerKER.
Відмінність природного сигналу від інопланетного
Понад 60 років дослідники SETI сканували небо у пошуках сигналів, які відрізняються від типового радіовипромінювання зірок та катаклізмів, таких як наднові зірки. Однією з ключових відмінностей є те, що природні космічні джерела радіохвиль виробляють широкий діапазон довжин хвиль, тобто широкосмугові радіохвилі, тоді як технічні цивілізації, такі як наша, виробляють вузькосмугові радіосигнали.
Через величезний фон вузькосмугових радіосплесків від діяльності людини на Землі знайти сигнал з космосу все одно, що шукати голку в стогу сіна. Досі не було підтверджено жодних вузькосмугових радіосигналів з-за меж нашої Сонячної системи, хоча Breakthrough Listen виявив одного цікавого кандидата, який отримав назву BLC1, у 2020 році. Пізніший аналіз показав, що це майже напевно пов'язане з радіоперешкодами, сказав Сіміон.
Сіміон та його колеги, однак, зрозуміли, що реальні сигнали від позаземних цивілізацій повинні мати особливості, викликані проходженням через міжзоряне середовище, які могли б допомогти розрізняти радіосигнали земного та космічного базування. Завдяки минулим дослідженням, що описують, як холодна плазма в міжзоряному середовищі, в основному вільні електрони, впливає на сигнали від радіоджерел, таких як пульсари, астрономи тепер мають гарне уявлення про те, як міжзоряне середовище впливає на вузькосмугові радіосигнали. Такі сигнали мають тенденцію збільшуватися і зменшуватися за амплітудою з часом, тобто вони мерехтять. Це пов'язано з тим, що сигнали злегка заломлюються або згинаються проміжною холодною плазмою, так що коли радіохвилі в кінцевому підсумку досягають Землі різними шляхами, хвилі інтерферують як позитивно, так і негативно.
Наша атмосфера робить таке ж мерехтіння або мерехтіння, яке впливає на укол оптичного світла зірки. Планети, які не є точковими джерелами світла, не мерехтять.
Бржицьки розробив комп'ютерний алгоритм, доступний у вигляді сценарію Python, який аналізує мерехтіння вузькосмугових сигналів і виділяє ті, які тьмяніють і стають яскравішими протягом періоду менше хвилини, вказуючи на те, що вони пройшли через міжзоряне середовище.
«Це означає, що ми могли б використовувати відповідним чином налаштований конвеєр для однозначної ідентифікації штучного випромінювання від віддалених джерел із урахуванням наземних перешкод», — сказав де Патер. «Крім того, навіть якби ми не використовували цю техніку для пошуку сигналу, ця техніка могла б у певних випадках підтвердити сигнал, що виходить із віддаленого джерела, а не локально. Ця робота є першим новим методом підтвердження сигналу за межами фільтра просторового повторного спостереження в історії радіо SETI».
Тестування нової техніки
В даний час Бржицький проводить радіоспостереження на телескопі Грін-Бенк у Західній Вірджинії, щоб показати, що цей метод може швидко відсівати наземні радіосигнали і, можливо, навіть виявляти мерехтіння у вузькосмуговому сигналі — кандидаті на техносигнатуру.
«Можливо, ми зможемо ідентифікувати цей ефект в окремих спостереженнях і побачити це згасання та збільшення яскравості і фактично сказати, що сигнал зазнає цього ефекту», — сказав він. «Це ще один інструмент, який ми маємо зараз».
Цей метод буде корисним лише для сигналів, що виходять на відстані більше 10 000 світлових років від Землі, оскільки сигнал повинен пройти через достатню кількість міжзоряного простору, щоб продемонструвати помітне мерехтіння. Що-небудь, що відбувається поблизу — наприклад, сигнал BLC-1, здавалося, виходив від найближчої до нас зірки, Проксіми Центавра, — не виявляло б такого ефекту.
