Ученые из Калифорнийского университета в Беркли разработали новую методику для поиска внеземной жизни. Этот метод отличает потенциальные инопланетные сигналы от наземных помех, анализируя их перемещение в межзвездном пространстве.
Ученые представили новую методологию обнаружения и проверки потенциальных радиосигналов от внеземных цивилизаций в нашей галактике. Это продвижение в поиске внеземного разума (SETI) знаменует собой значительный скачок вперед, который значительно повысит уверенность в любом будущем обнаружении инопланетной жизни.
Сегодняшние поиски SETI в значительной степени зависят от наземных радиотелескопов, которые чувствительны к наземным и спутниковым радиопомехам. Ложные сигналы, имитирующие техносигнатуры внеземных цивилизаций, могут исходить из различных источников, включая спутники Starlink, сотовые телефоны, микроволновые печи и даже автомобильные двигатели. Такого рода вмешательство породило ложные надежды с момента запуска первой специальной программы SETI в 1960 году.
Чтобы отличить подлинные сигналы от ложных, исследователи обычно перемещают фокус телескопа на другую часть неба, а затем несколько раз возвращаются к первоначальному месту, чтобы убедиться, что сигнал не был разовым. Тем не менее, сигнал все еще может быть посторонним излучением Земли.
Эта проблема решается с помощью новой инновационной техники, разработанной исследователями проекта Breakthrough Listen в Калифорнийском университете в Беркли. Этот метод тщательно исследует сигналы на наличие признаков прохождения через межзвездное пространство, тем самым исключая возможность того, что сигнал представляет собой простые радиопомехи наземного базирования.
Новый подход ускоряет поиск SETI
Breakthrough Listen, наиболее полный поисковый проект SETI, отслеживает северное и южное небо на наличие техносигнатур с помощью радиотелескопов. Он также фокусируется на тысячах отдельных звезд в плоскости галактики Млечный Путь, которая считается наиболее вероятным направлением для отправки сигнала цивилизацией.
«Я думаю, что это одно из самых больших достижений в области радио SETI за долгое время», — сказал Эндрю Симион, главный исследователь Breakthrough Listen и директор Исследовательского центра SETI в Беркли (BSRC), который управляет самой продолжительной в мире программой SETI. «Впервые у нас есть метод, который, если у нас есть только один сигнал, потенциально может позволить нам внутренне отличить его от радиочастотных помех. Это довольно удивительно, потому что, если учесть что-то вроде Wow! сигнал, они часто одноразовые».
«Wow!» Сигнал и потенциал новой техники
Симион имел в виду знаменитый 72-секундный узкополосный сигнал, наблюдавшийся в 1977 году радиотелескопом в Огайо. Астроном, обнаруживший сигнал, который не был похож на обычный астрофизический процесс, написал: «Вау!» красными чернилами на распечатке данных. С тех пор сигнал не наблюдался.
«Первое обнаружение инопланетного сигнала вполне может быть разовым, когда мы видим только один сигнал», — сказал Симион. «И если сигнал не повторяется, мы мало что можем об этом сказать. И, очевидно, наиболее вероятным объяснением этого являются радиочастотные помехи, как и наиболее вероятное объяснение появления Wow! сигнала. Обладание этой новой техникой и приборами, способными записывать данные с достаточной точностью, чтобы можно было увидеть эффект межзвездной среды, невероятно мощно».
Исследование новой техники
Этот метод описан в статье, опубликованной 17 июля в The Astrophysical Journal аспирантом Калифорнийского университета в Беркли Брайаном Бжицки; Симион; научный руководитель Бржицкого Имке де Патер, почетный профессор астрономии Калифорнийского университета в Беркли; и коллеги из Корнельского университета и Института SETI в Маунтин-Вью, Калифорния.
Симион отметил, что в будущем Breakthrough Listen будет использовать так называемую технику сцинтилляций, наряду с определением местоположения неба, во время своих наблюдений SETI, в том числе с помощью телескопа Грин-Бэнк в Западной Вирджинии — крупнейшего в мире управляемого радиотелескопа — и массива MeerKAT в Южной Африке.
Отличие естественного сигнала от инопланетного
Более 60 лет исследователи SETI сканировали небо в поисках сигналов, которые отличаются от типичного радиоизлучения звезд и катаклизмов, таких как сверхновые звезды. Одно ключевое различие заключается в том, что естественные космические источники радиоволн производят широкий диапазон длин волн, то есть широкополосные радиоволны, тогда как технические цивилизации, такие как наша, производят узкополосные радиосигналы.
Из-за огромного фона узкополосных радиовсплесков от деятельности человека на Земле найти сигнал из космоса все равно, что искать иголку в стогу сена. До сих пор не было подтверждено никаких узкополосных радиосигналов из-за пределов нашей Солнечной системы, хотя Breakthrough Listen обнаружил одного интересного кандидата, получившего название BLC1, в 2020 году. Более поздний анализ показал, что это почти наверняка связано с радиопомехами, сказал Симион.
Симион и его коллеги, однако, поняли, что реальные сигналы от внеземных цивилизаций должны иметь особенности, вызванные прохождением через межзвездную среду, которые могли бы помочь различать радиосигналы земного и космического базирования. Благодаря прошлым исследованиям, описывающим, как холодная плазма в межзвездной среде, в основном свободные электроны, влияет на сигналы от радиоисточников, таких как пульсары, астрономы теперь имеют хорошее представление о том, как межзвездная среда влияет на узкополосные радиосигналы. Такие сигналы имеют тенденцию увеличиваться и уменьшаться по амплитуде с течением времени, то есть они мерцают. Это связано с тем, что сигналы слегка преломляются или изгибаются промежуточной холодной плазмой, так что, когда радиоволны в конечном итоге достигают Земли разными путями, волны интерферируют как положительно, так и отрицательно.
Наша атмосфера производит такое же мерцание или мерцание, которое влияет на укол оптического света звезды. Планеты, не являющиеся точечными источниками света, не мерцают.
Бржицки разработал компьютерный алгоритм, доступный в виде сценария Python, который анализирует мерцание узкополосных сигналов и выделяет те, которые тускнеют и становятся ярче в течение периода менее минуты, указывая на то, что они прошли через межзвездную среду.
«Это означает, что мы могли бы использовать соответствующим образом настроенный конвейер для однозначной идентификации искусственного излучения от удаленных источников с учетом наземных помех», — сказал де Патер. «Кроме того, даже если бы мы не использовали эту технику для поиска сигнала, эта техника могла бы в определенных случаях подтвердить сигнал, исходящий из удаленного источника, а не локально. Эта работа представляет собой первый новый метод подтверждения сигнала за пределами фильтра пространственного повторного наблюдения в истории радио SETI».
Тестирование новой техники
В настоящее время Бржицки проводит радионаблюдения на телескопе Грин-Бэнк в Западной Вирджинии, чтобы показать, что этот метод может быстро отсеивать наземные радиосигналы и, возможно, даже обнаруживать мерцание в узкополосном сигнале — кандидате на техносигнатуру.
«Возможно, мы сможем идентифицировать этот эффект в отдельных наблюдениях и увидеть это затухание и увеличение яркости и фактически сказать, что сигнал подвергается этому эффекту», — сказал он. «Это еще один инструмент, который у нас есть сейчас».
Этот метод будет полезен только для сигналов, которые исходят на расстоянии более 10 000 световых лет от Земли, поскольку сигнал должен пройти через достаточное количество межзвездного пространства, чтобы продемонстрировать заметное мерцание. Что-либо, происходящее поблизости — например, сигнал BLC-1, казалось, исходил от ближайшей к нам звезды, Проксимы Центавра, — не проявляло бы такого эффекта.
