Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
В SETI объяснили, почему человечество может не замечать сигналы от других цивилизаций
Десятилетиями ученые вслушивались в космос в надежде уловить радиосигналы от другой цивилизации. Но теперь появилась гипотеза, объясняющая, какие именно факторы могут помешать «поймать» эти послания. Как выяснили авторы нового исследования, главной проблемой могут быть не столько космические дали, сколько условия в непосредственной близости от самой родительской звезды. Плазма, потоки заряженных частиц и турбулентность межпланетной среды «размывают» узкие радиолучи, превращая их в широкополосный шум, который стандартные алгоритмы SETI просто игнорируют. Значит, потенциальные сигналы из глубин космоса могли пройти мимо нас.
Институт SETI и другие похожие организации многие годы пытаются найти признаки разумной жизни за пределами Земли. Один из главных критериев поиска — прослушивание космоса в радиодиапазоне (хотя сегодня параллельно ищут и другие техносигнатуры в оптическом и инфракрасном диапазонах). Исследователей интересуют сигналы с признаками искусственного происхождения — то есть такие, которые нельзя убедительно объяснить естественными астрофизическими процессами.
Обычно охотятся за узкополосными радиосигналами — электромагнитными волнами с шириной спектра примерно в один герц, которые занимают небольшую полосу частот и по интенсивности резко выделяются на фоне космического шума.
В космосе большинство источников излучают сигнал в широком диапазоне частот. Узкополосный сигнал требует минимальных затрат энергии со стороны передатчика и редко объясняется естественными процессами, потому считается потенциальным признаком искусственного происхождения. При этом стоит отметить, что некоторые источники, например космические мазеры, могут излучать относительно узкие линии, но их физика, характеристики и происхождение хорошо изучены.
Авторы нового исследования выяснили, что на пути к Земле сигналы гипотетических инопланетных цивилизаций могут меняться под влиянием условий, которые раньше ученые не учитывали. В результате четкий и легко заметный сигнал рассеивается, становится более «расплывчатым» и менее различимым, поэтому телескопы могут принять его за обычный космический шум. Об этом исследователи рассказали в статье, опубликованной в издании The Astrophysical Journal.
Во время анализа данных радиоастрономы учитывают влияние межзвездной среды на потенциальные послания. Речь идет о разреженном газе и пыли, заполняющих пространства между звездами внутри галактики. Воздействие этой среды на узкополосные радиоволны давно просчитали и учли. Такого рода искажения ученые считают достаточно небольшими, поэтому современные детекторы способны их фиксировать.
Однако по мнению Вишала Гаджара (Vishal Gajjar) и Грейса Брауна (Grayce Brown) из Института SETI, радиоастрономы упускают из виду важную деталь. Они не учитывают влияние на сигнал самого сложного участка маршрута, который он проходит на пути к Земле, — экзомежпланетную среду (Exo-IPM). Это пространство внутри планетной системы, где расположена гипотетическая планета — источник сигнала. Условия там сильно отличаются от межзвездной среды. Пространство заполняют плазма и потоки заряженных частиц, на которые постоянно воздействует звездный ветер.
Гаджар и Браун решили проверить, будет ли искажаться сигнал в таких условиях, то есть еще до выхода в межзвездное пространство, и если да, то как сильно. В Солнечной системе существует точно такая же среда. Ее называют просто межпланетной. Чтобы оценить эффект, исследователи сначала изучили, как потоки плазмы влияют на радиосигналы космических аппаратов внутри нашей системы, затем перенесли расчеты на другие планетные системы.
Анализ показал: если радиоволна шириной один герц покидает передатчик и проходит через экзомежпланетную среду, она сталкивается с хаотическими изменениями плотности электронов. Плазма внутри планетной системы распределена неравномерно и движется на огромных скоростях. Радиоволна проходит через эти подвижные неоднородности, из-за чего ее фаза начинает колебаться.
С точки зрения физики такой процесс сопровождается множеством микроскопических доплеровских сдвигов. В результате возникает явление, которое называют доплеровским уширением. Сигнал, изначально выглядящий как очень узкий пик на графике частот, превращается в более широкий профиль с заметно сниженной вершиной.
Общая энергия сигнала при этом не исчезает. Она просто распределяется по соседним частотам. Если исходная ширина сигнала составляла один герц, то после прохождения через турбулентную экзомежпланетную среду она может увеличиться до 10 герц. Энергия распределяется по более широкой полосе, поэтому пиковая мощность на одной частоте падает примерно в 10 раз. То есть сигнал становится в 10 раз слабее по «вершине», хотя вся его энергия сохраняется.
Если расширение будет сильнее, например до 50 герц, пиковая мощность упадет примерно в 50 раз, а при 100 герцах — почти в 100 раз. В таком виде стандартные алгоритмы поиска SETI принимают сигнал за обычный фоновый шум, поскольку они настроены игнорировать все передачи шире нескольких герц.
Эти физические ограничения становятся особенно важными, если учитывать структуру звездного населения нашей галактики. Примерно 75 процентов звезд Млечного Пути — красные карлики (спектральный класс М). Их светимость намного ниже, чем у Солнца. По этой причине зона обитаемости — расстояние, при котором на поверхности планеты может сохраняться вода в жидком виде — располагается очень близко к самой звезде.
Многие потенциально обитаемые экзопланеты обращаются на очень тесных орбитах вокруг своих звезд, особенно если речь идет о красных карликах. Хороший пример — планеты системы TRAPPIST-1. Их орбиты лежат на расстояниях 0,01–0,06 астрономической единицы от звезды.
Анализ показал, что из-за такой близости любой радиосигнал, отправленный с поверхности подобных миров, неизбежно проходит через наиболее плотные области плазмы внутри планетной системы. Именно там воздействие экзомежпланетной среды на радиоволны достигает максимальной силы.
Чтобы оценить масштаб проблемы, Гаджар и Браун провели численное моделирование методом Монте-Карло. Они проанализировали миллион ближайших звезд. В выборку попали почти 25 процентов звезд солнечного типа, остальные 75 процентов — красные карлики. В расчет включили случайные параметры планетных орбит: эксцентриситет, наклон орбиты, истинную аномалию и большую полуось.
Результаты анализа указали на серьезные ограничения современных методов поиска сигналов.
При наблюдениях на частоте один гигагерц заметное спектральное уширение сигнала возникало более чем в 70 процентах систем и в 30 процентах случаев ширина сигнала превышала 10 герц. В таком виде стандартные алгоритмы поиска SETI уже не способны его распознать.
Ситуация становится еще сложнее на низких частотах. При наблюдениях на частоте почти 100 мегагерц эффект усиливался. Для радиотелескопов нового поколения, работающих в этом диапазоне, проблема становится особенно острой. Речь идет о таких инструментах, как LOFAR, MWA и строящийся массив SKA-Low. Моделирование показывает, что примерно в 60 процентах систем сигнал расширится более чем до 100 герц.
Исследователи указали еще на одну проблему. Раньше «отсеять» слабые сигналы от фонового космического шума не могли, поскольку компьютеры и программы были слишком слабые. Сейчас ситуация меняется: компьютеры становятся мощнее, а искусственный интеллект помогает быстро анализировать огромные объемы данных.
По мнению ученых, через сотни лет технологии могут измениться настолько, что сегодняшние приборы и методы покажутся совсем примитивными. То есть в будущем мы гипотетически сможем находить искусственные сигналы (если таковые действительно имеются), которые сейчас просто не удается уловить.
Telegram 
Дзен 
VK Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Ученые давно знают как с хорошим приближением прогнозировать рост поверхностей. Но экспериментально подтвердить точное соответствие реальных процессов и модели — гораздо более сложная задача, у которой, тем не менее, есть решение.
Немецкие и нидерландские археологи выяснили, что 125 тысяч лет назад неандертальцы целенаправленно ловили и разделывали европейских болотных черепах. Это первое свидетельство того, что северные популяции древних людей охотились на рептилий. Остатки черепах нашли в тех же слоях, где неандертальцы массово убивали гигантских слонов. Значит, черепах ловили не из-за голода. Вероятно, на них охотились дети ради панцирей, которые использовали для изготовления посуды.
Международная команда палеонтологов развенчала статус окаменелости Pohlsepia mazonensis, которая с 2000 года считалась древнейшим осьминогом на земле. Сканирование выявило внутри породы скрытый зубчатый аппарат (радулу). Его строение показывает, что перед учеными не осьминог, а окаменевшие остатки сгнившего наутилуса. Это открытие сдвигает появление первых осьминогов на 150 миллионов лет вперед и заставляет пересмотреть молекулярные часы эволюции головоногих.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Этот важный для исследователей инструмент разрушается за единичные фемтосекунды как будто без причины. В новом исследовании физики нашли два виновных в этом эффекта.
В парках некоторых стран все чаще можно заметить странную картину: синицы и воробьи вместо пуха и веточек приносят в клювах сигаретные окурки. Орнитологи из Польши решили выяснить, зачем птицы выстилают гнезда мусором, пропитанным никотином. Оказалось, пернатые нашли способ использовать вредную человеческую привычку для защиты своего потомства. Но, как это часто бывает в природе, у медали есть обратная сторона.
Марсоход «Персеверанс» обнаружил в камнях на кромке кратера Езеро спектральные признаки минерала корунда, из которого на Земле образуются рубины и сапфиры. Такие спектры на Красной планете зарегистрировали впервые. Теперь ученые пытаются понять, при каких процессах он мог там сформироваться, ведь условия на Марсе заметно отличаются от тех, в которых корунд обычно образуется на Земле.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии