[Перевод] Переменные звёзды помогают астрономам в поиске внеземной жизни
Художественный портрет космического аппарата Gaia, обнаружившего искусственные сигналы из далёкой звёздной системы. В этой схеме синхронизации жители звёздной системы посылают сигнал вскоре после того, как становятся свидетелями сверхновой звезды, которая также видна телескопам на Земле
Обсерватория Гайя Европейского космического агентства (ЕКА) уже почти десять лет стабильно работает в точке Лагранжа L2 между Землёй и Солнцем. Целью астрометрической миссии Гайя является сбор данных о положении, собственном движении и скорости звёзд, экзопланет и объектов в Млечном Пути и десятках тысяч соседних галактик. К концу основной миссии (её окончание запланировано на 2025 год) Гайя обработает около 1 млрд астрономических объектов, что позволит создать самый точный трёхмерный космический каталог из когда-либо созданных.
К настоящему времени ЕКА провело три выпуска данных миссии Гайя, последний из которых (DR3) вышел в июне 2022 года. Помимо прорывов, совершённых благодаря этим выпускам, учёные находят дополнительные применения этим астрометрическим данным. В одном из недавних исследований группа астрономов предложила использовать каталог переменных звёзд, полученный в рамках Gaia Data Release 3, для помощи в поиске внеземного разума (SETI). Синхронизировав поиск передач с заметными событиями (например, со сверхновой звездой), учёные смогут сузить круг поиска внеземных передач.
Исследование проводилось под руководством Энди Нилипура, студента бакалавриата кафедры астрономии Йельского университета. К нему присоединились Джеймс Р.А. Дэвенпорт, научный сотрудник Университета Вашингтона в Сиэтле, старший астроном-адъюнкт Стив Крофт из Лаборатории радиоастрономии и Института SETI Калифорнийского университета в Беркли, а также Эндрю Симион, заведующий кафедрой квалификации SETI Бернарда М. Оливера Калифорнийского университета в Беркли, Центра астрофизики Джодрелл Бэнк (Jodrell Bank Centre for Astrophysics, JBCA) Манчестерского университета и Института космических наук и астрономии Мальтийского университета.
Данные о более чем 1,8 млрд звёзд, наблюдаемых Гайя, позволили создать эту карту всего неба
Это исследование, недавно опубликованное в журнале The Astronomical Journal («Signal Synchronization Strategies and Time Domain SETI with Gaia DR3»), стало первым научным исследованием Нилипура. Как он объяснил в интервью Yale News, «два моих наставника, Стив Крофт и Джеймс Дэвенпорт, выбрали для меня идею разработки геометрической техники для ограничения поиска [техносигнатур]. Это, вероятно, самая большая проблема в SETI в настоящее время, поскольку существует так много возможностей для определения места передачи и природы сигнала».
Проще говоря, техносигнатуры — это свидетельства активности, которые однозначно указывают на присутствие развитой технологической цивилизации. На сегодняшний день подавляющее большинство экспериментов SETI направлено на поиск радиосигналов, поскольку известно, что эта технология жизнеспособна, а радиоволны хорошо распространяются в космосе, наиболее продвинутым и всеобъемлющим из них является Breakthrough Listen. Эти эксперименты также заключались в прослушивании различных звёзд в течение определённого периода времени в надежде обнаружить радиосигналы, исходящие от орбитальных планет. Однако в последние годы учёные расширили круг потенциальных техносигнатур и стали рассматривать и другие методы. Нилипур сказал:
«Есть много мыслей о том, как могут выглядеть техносигнатуры. Наиболее распространённой формой, которую мы ищем, является узкополосное радиоизлучение, поскольку, исходя из нашей выборки человеческих технологий, это, по-видимому, то, что должна производить технологическая цивилизация. Другими формами могут быть лазерное излучение, близкие столкновения звёзд на высоких скоростях, а также излучение звезды, внезапно и резко уменьшающееся».
В своём исследовании Нилипур и его коллеги предположили, что разумная цивилизация понимает, насколько сложно контролировать всё пространство вокруг своей планеты во всех возможных режимах — радио-, оптическом, инфракрасном, ультрафиолетовом, рентгеновском, гамма-диапазоне и др. Поэтому они могли бы приурочить свои сигналы приветствия к заметным астрофизическим событиям, которые привлекли бы внимание наблюдателей, — например, к сверхновым. Нилипур начал работать над этой теорией в рамках летней программы для студентов, предложенной Национальным научным фондом (NSF) и инициативой Breakthrough Listen Initiative в Исследовательском центре SETI в Беркли.
«Эллипсоид SETI» — это яйцеобразная зона космоса, в которой инопланетные цивилизации имели бы достаточно времени для наблюдения астрономического события и последующей передачи сигнала, который можно было бы наблюдать с Земли.
В качестве первого шага Нилипур и его коллеги выбрали четыре исторические сверхновые за последние 1000 лет и изучили, сколько времени потребовалось свету от их взрывов, чтобы достичь Земли. Как пояснил Нилипур:
«Мы объединили две системы поиска — метод эллипсоида, который синхронизирует сигналы с заметным астрономическим событием, и метод Сето, который привязан к геометрическим углам, а не к расстоянию, — и применили их к четырём событиям. Мы выбрали четыре исторически зарегистрированные сверхновые, относящиеся к 1054, 1572, 1604 и 1987 годам соответственно. В этом случае сверхновая звезда действовала бы как маяк, как общая точка фокусировки для отправителя сигнала и его получателя — нас».
Они определили, что свету, вызванному этими четырьмя событиями, потребовалось 6 300 лет, 8 970 лет, 16 600 лет и 168 000 лет, чтобы достичь Земли (соответственно). Затем они сравнили эти результаты со световыми сигналами от более чем 10 млн звёзд, зарегистрированных обсерваторией Гайя и включённых в каталог DR3. В результате было обнаружено 465 звёзд, свет которых дошёл до Земли за такое же время, и 403 звезды, чьи световые сигналы дошли до Земли под выгодным углом по отношению к этим сверхновым. Хотя ни в одной из 868 систем не было обнаружено техносигнатур, полученные результаты позволили создать важные ограничения для будущих поисков.
Как отметил Нилипур, его метод может быть использован и для поиска возможных признаков техносигнатур в других архивных данных:
«Найти техносигнатуру было бы невероятно, но в данном случае речь идёт скорее о демонстрации методики, которую мы можем использовать в будущем. То, что мы сделали здесь, может быть применено к дополнительным данным Гайя, к данным TESS [Transiting Exoplanet Survey Satellite] и к другим данным, когда они станут доступны. В настоящее время мы проводим аналогичный анализ новой сверхновой в галактике M101, которая стала видна в мае этого года и является самой близкой сверхновой за последнее десятилетие».
Изображение телескопа Green Bank Telescope, подключённого к сети машинного обучения
Учитывая количество звёзд только в нашей галактике, количество фонового шума, чувствительность передач ко времени и (как будто этого недостаточно) вероятность получения ложных срабатываний, поиск потенциальных техносигнатур является чрезвычайно сложной задачей. Если бы можно было наблюдать за каждым сектором неба — бесконечно и в нескольких диапазонах волн одновременно, — то располагая достаточным временем, мы бы в любом случае услышали передачу (при условии, что кто-то что-то вообще передаёт). К сожалению, у нас нет ни времени, ни ресурсов для такого тщательного охвата всего неба.
В этом и заключается ценность подобных исследований, которые позволяют эффективно сузить круг поиска, изучая различные типы техносигнатур, частотные диапазоны и места в ночном небе. Постепенно исследователи SETI повышают шансы на однозначное обнаружение, которое может быть подтверждено последующими исследованиями. Если в космическом стоге сена есть иголка, то рано или поздно мы её найдём. Несмотря на ограничения, накладываемые на нас столь большой Вселенной и множеством возможностей, это по большому счёту только вопрос времени.
