Астрономы не нашли «сфер Дайсона» в 129 галактиках — но выяснили, где их искать
На сегодняшний день учёные не подтвердили ни одной цивилизации, которая построила бы сферу Дайсона, но теперь у астрономов появился гораздо более строгий способ искать такие конструкции. Международная команда провела наиболее масштабный на сегодняшний день поиск «технологического излучения» на уровне целых галактик, проанализировав 129 близких галактик с помощью моделей синтеза звёздных популяций. Ни в одной из них данные не потребовали добавления компонента, соответствующего рою объектов, перехватывающих заметную долю излучения звёзд.
Идея поиска основана на простом физическом принципе. Если технологическая цивилизация окружает часть звёзд солнечными панелями, станциями или другими сооружениями и использует их энергию, то поглощённое излучение не исчезает: оно в конечном счёте должно переизлучаться в инфракрасном диапазоне. Поэтому достаточно искать у галактики избыточное инфракрасное излучение, которое нельзя объяснить обычной пылью, звездообразованием или активным ядром. В работе такой гипотетический комплекс называется роем Дайсона, а его параметр α показывает долю звёздного света, которую он перехватывает.
Для проверки метода учёные не ограничились поиском реальных кандидатов. Они смоделировали 1419 спектральных распределений энергии, добавляя в данные галактик рои Дайсона с разными значениями параметра α, а затем заново анализировали их. Модель достаточно точно восстанавливала введённый сигнал: наклон зависимости между реальной и восстановленной долей составил 0,92. В спокойных галактиках, где более медленное звездообразования и меньше межзвёздной пыли, метод позволял обнаруживать рои, перехватывающие всего около 4–5% звёздного излучения.
Пространственно-разрешённые наблюдения галактики M77 (NGC 1068). Верхний ряд: трёхцветное изображение, построенное на основе снимков SDSS в фильтрах r, g и u. Слева галактика показана в исходном разрешении SDSS, справа — после приведения изображения к угловому разрешению WISE W4. В исходном разрешении хорошо видны перемычка спиральной галактики, спиральные рукава с областями звездообразования и звезда переднего плана к юго-востоку. После ухудшения разрешения до уровня WISE W4 та же структура превращается в сглаженное, сильно сконцентрированное к центру эллипсоидальное изображение, занимающее всего несколько элементов разрешения. Именно в таком разрешении далее выполнены пространственно-разрешённое моделирование и анализ карт цветов. Нижний ряд: карты цветов FUV−g, g−r и g−Ks в системе AB, также построенные при разрешении WISE W4. Красной окружностью обозначена область радиусом 34″, исключённая из анализа центральной области галактики. Распределение цвета g−r по диску относительно однородно. На карте g−Ks виден плавный цветовой градиент, связанный со старым звёздным населением галактики, и резкий избыток излучения в центре внутри исключённой области: горячая пыль, нагретая активным галактическим ядром, усиливает излучение в диапазоне Ks. При этом ядро одновременно выглядит синим в FUV−g и красным в g−Ks. Такое сочетание характерно для активного галактического ядра и окружающей его области звездообразования, а не для гипотетического роя Дайсона: рой, перерабатывающий звёздный свет в инфракрасное излучение, должен был бы ослаблять ультрафиолет именно в той области, где появляется избыток отходящего тепла. Даже при сравнительно грубом разрешении WISE W4 этот пространственный контраст позволяет отделить вклад активного ядра галактики от потенциального сигнала галактического роя Дайсона и лежит в основе эксперимента с исключением ядра. Источник: Olivia Curtis, Aidan J. Rowland, Jason T. Wright, Caryl Gronwall, Jakob M. Helton, Joel Leja
Именно спокойные галактики оказались наиболее удобными для такого поиска. В них инфракрасное излучение имеет сравнительно предсказуемое происхождение — например, от пыли вокруг стареющих звёзд. Поэтому дополнительный компонент заметен гораздо лучше. Для галактик со звездообразованием ситуация сложнее: нагретая межзвёздная пыль сама создаёт «инфракрасный избыток», и для уверенного обнаружения гипотетического роя он должен перехватывать уже порядка 20% энергии звёзд. Ещё одна проблема — активные галактические ядра, чья горячая пыль в данных наблюдений может быть принята за спектр технологического отходящего тепла.
На реальных данных ни одна из 129 галактик не получила статистически убедительного предпочтения в пользу модели с роем Дайсона. Для спокойных галактик без доминирующего активного ядра медианный верхний предел на долю перехватываемого излучения составил всего 0,3%. На уровне всей исследованной выборки отсутствие обнаружений означает, что не более 2,6% галактик могут содержать рои, перехватывающие около 25% звёздного излучения, с доверительным интервалом 95%.
При этом авторы показывают, как отличить потенциальный техносигнал от астрофизических событий. Особенно полезна пространственная структура: излучение от галактического роя должно распространяться по звёздному диску, тогда как активное ядро концентрируется в центре, а пыль, связанная со звездообразованием, повторяет структуру спиральных рукавов. В качестве дополнительных проверок предлагаются конкретные спектры, а также наблюдения в среднем и дальнем инфракрасном диапазоне. В перспективе широкопольные данные PRIMA смогут уточнить холодную составляющую спектра, после чего наиболее интересные кандидаты можно будет проверять с помощью данных от JWST.
Таким образом, хоть работа не обнаружила внеземную цивилизацию — зато существенно сузила пространство поиска и показала, где такой поиск имеет наибольшие шансы на успех. Авторы считают наиболее перспективными внешние области старых, спокойных галактик: там меньше естественного инфракрасного «шума» от активных ядер и звездообразования. Причём разработанная методика потенциально масштабируема на миллионы галактик с уже существующими многоволновыми наблюдениями, превращая поиск сфер Дайсона из отдельных догадок о необычных объектах в статистический поиск технологических маркеров по большой выборке.
© iXBT
