Поиск внеземного разума: история, достижения и будущие перспективы

Поиск внеземного разума: история, достижения и будущие перспективы 04 января 2024  0  303В 1960 году доктор Фрэнк Дрейк возглавил первый эксперимент по поиску внеземной интеллектуальной жизни (SETI) в Национальной радиоастрономической обсерватории в Грин Банк, Западная Виргиния. За более чем шестьдесят лет, прошедших с тех пор, астрономы провели несколько исследований в поисках технологической активности, также известной как техносигнатуры. На сегодняшний день Breakthrough Listen является самым амбициозным экспериментом SETI, объединяющим данные с радиотелескопа Роберта С. Берда в Грин Банке, телескопа Мурриянг в Парксе, автоматического планетного исследователя и радиотелескопа Мира Кат с использованием передовых аналитических методов.

Программа включает обзор 1 миллиона ближайших звезд к Земле, центра нашей галактики и всей галактической плоскости, а также 100 ближайших галактик к нашей. В недавней статье участники Breakthrough Listen представили результаты своего поиска радиотехносигнатур в центрах 97 близлежащих галактик, наблюдаемых с помощью радиотелескопа Роберта С. Берда в Грин Банке. Этот поиск стал одним из самых масштабных и всеобъемлющих поисков радиосигналов внеземной интеллектуальной жизни, охватывающих триллионы звезд на четырех частотных диапазонах. К сожалению, ни одного убедительного кандидата не было обнаружено.

Команду возглавляла Кармен Чоза, ассистент-исследователь Института SETI и стажер Берклиского центра SETI в Breakthrough Listen. К ней присоединились коллеги из Breakthrough Listen и Института SETI, а также исследователи из Института космических наук и астрономии Университета Мальты, Международного центра радиоастрономии (ICRAR) при Кертинском университете и Грин Банкской обсерватории (GBO).

Карта неба целей галактики.Цветные квадраты показывают, покрыт ли полный источник лучом GBT во всех четырех диапазонах, трех диапазонах, двух, одном или ни в одном.Choza, C. et al (2023)

В статье, описывающей их результаты, "Поиск разумной жизни Breakthrough Listen: поиск техносигнатур в 97 близлежащих галактиках", недавно опубликованной в The Astronomical Journal, ученые описали узкополосный поиск с изменяющимся доплеровским сдвигом на четырех частотах (1,1–2,7 ГГц и 4,0–11,2 ГГц) в центрах 97 галактик. Эти галактики были частью предыдущего обзора Breakthrough Listen (проведенного в 2017 году) 123 близлежащих галактик, представляющих полный спектр морфологических типов (спиральные, эллиптические, карликовые эллиптические и неправильные). Такой подход отличается от большинства традиционных исследований SETI, так как он не сосредоточен на отдельных звездах или звездных скоплениях. Как рассказала Чоза Universe Today по электронной почте:

"При поиске жизни во Вселенной мы ожидаем, что она образуется на планетах, подобных нашей. Многие предыдущие исследования сосредоточились на одной звезде, часто на звездах, вокруг которых известно наличие планет. Плотность звезд, на которую мы можем нацеливаться, аимеет, что мы можем исследовать миллионы звезд и потенциально миллионы звездных систем с планетами в поисках сигнала.

"Галактики позволяют нам создать огромную сеть, с условием, что сигнал должен быть более мощным, чем любой сигнал, который современные технологии человечества могут генерировать. Поэтому нацеливание на галактики позволяет нам искать цивилизации, намного более технологически развитые, чем человечество. Хотя цивилизации, способные производить такой сигнал, могут быть крайне редкими, успешное обнаружение было бы глубоко обнадеживающим – оно означало бы, что у человечества есть определенный шанс приобрести гораздо более высокий уровень технологий, чем они обладают сейчас, не руша при этом всей цивилизации.

Все данные для этого эксперимента были собраны 100-метровым радиотелескопом Green Bank Telescope (GBT), расположенным в GBO в Западной Виргинии. Команда выбрала GBT, потому что его задний фон позволяет хранить и анализировать большие объемы данных SETI, чем когда-либо раньше.

Кроме того, наблюдения GBT основаны на стратегии "каденса", при которой цели в выборке наблюдаются в течение пяти минут, а затем наблюдается смещенное положение на несколько ширины луча от цели. Этот паттерн повторяется три раза с тремя отдельными смещенными положениями (каждое из которых наблюдается в течение пяти минут), что приводит к каденсу ABACAD продолжительностью 30 минут.

Каждый каданс затем анализируется с помощью методов турбоSETI для поиска линейно-чирпированных узкополосных доплеровских сигналов. "Этот поиск нацелен на узкополосые, изменяющиеся техносигнатуры; то есть сигналы шириной несколько герц, которые показывают частотное смещение, указывающее на то, что передатчик ускоряется относительно Земли", - сказала Чоза. "Если он смещается, это значит, что он из другого места, будь то спутники на орбите, Voyager, плывущий в далеком космосе, или передатчик на далекой планете. Мы выбираем скорость смещения от -4 Гц/с до 4 Гц/с, чтобы охватить диапазон ускорений, которые можно ожидать от передатчиков, расположенных на реальных экзопланетах".

Более того, команда установила ограничения на данные, чтобы найти возможные передатчики с эквивалентной изотропной излучаемой мощностью 1026 Вт, или 10 000 зеттаватт (ZW). Как пояснила Чоза, этот уровень мощности выбран, потому что он соответствует теоретическому потреблению энергии цивилизации, способной использовать всю энергию своей звездной системы, то есть цивилизации II типа по шкале Кардашева:

"С использованием хорошо характеризованного инструмента, такого как радиотелескоп Грин Банк, и некоторых предположений о сигналах, которые мы ищем, мы можем рассчитать минимальную мощность изотропного сигнала - то есть сигнала, излучающегося во все направления во Вселенной, - который должен передаваться, чтобы мы могли его обнаружить. Для самых удаленных галактик в нашей выборке наш поиск может обнаружить гипотетический маяк, передающий с мощностью порядка 1026 Ватт - что соответствует полной выходной мощности Солнца. Цивилизация типа II по шкале Кардашева, предполагается, что способна осуществить захват полных энергетических ресурсов своей звездной системы, теоретически может построить достаточно крупный маяк, чтобы связаться на межгалактические расстояния".

В конце концов, команда получила 1 519 кандидатов, которые нельзя было объяснить помехами радиочастотного вмешательства. После алгоритмической обработки, корреляции характеристик сигнала с известными популяциями помех и обширной визуальной проверки они не обнаружили убедительных доказательств техносигнатур. Однако этот последний обзор был прорывным во многих отношениях и будет иметь существенные последствия для дальнейших исследований SETI. Как объяснила Чоза, важно максимизировать поле обзора при поиске редких сигналов и тщательно учитывать передний и задний планы:

"Этот обзор является вехой в достижении первоначальных целей миссии Breakthrough Listen и дополняет поиски более слабых передатчиков у отдельных близлежащих звезд, поскольку мы не знаем, насколько многочисленными или яркими могут быть внеземные передатчики, он также является точкой перегиба в развитии новых методов поиска для улучшения и повторного анализа предыдущих поисков. Мы установили самые строгие ограничения на наличие техносигнатур в близлежащих галактиках".

"Эта статья является результатом годичных усилий и вклада многих авторов в улучшение методов Breakthrough Listen и продвижение науки техносигнатур в сторону все более глубоких ограничений и все большего числа звездных систем. Программа представляет собой удивительный способ привлечения молодежи к науке, включая меня саму, и некоторые из самых захватывающих статей, появляющихся в результате сотрудничества, являются инициативой выпускников, постбаков или стажеров".

Эти результаты также могут помочь в будущих исследованиях Breakthrough Listen, включая запланированные наблюдения центра нашей галактики, выборки почти 2 000 близлежащих звезд и другой выборки галактик, наблюдаемых с помощью телескопа Мурриянг в Парксе с южного полушария. phys.org