Некоторые галактики очень активны в радиодиапазоне. Для этого есть десятки вполне естественных причин. Однако недавно ученые предположили, что среди этих мощных радиоволн стоит поискать сигналы от разумных существ.
Сигналы из космоса
В январе 2016 года была запущена инициатива Breakthrough Listen — очередная итерация программы поиска инопланетян SETI. Она включает прослушивание радиодиапазона с помощью антенн в обсерваториях Грин Бенкс и Паркс, а также визуальные наблюдения с помощью системы Automated Planet Finder (APF).
Пока что Breakthrough Listen следов внеземных цивилизаций не нашла. Однако ученые, которые ей занимаются, осуществили немало наблюдений и сделали выводы о том, где в космосе стоит искать инопланетян, а где — нет.
В серии статей под названием «Искусственные сигналы как галактические популяции» Брайан С. Лакки рассматривает гипотезу, что галактики с интенсивным излучением в радиодиапазоне (так называемые радиояркие галактики) могут свидетельствовать о наличии в них развитых цивилизаций.
Последняя научная работа рассматривает, как будущие исследования SETI могут выявлять радиопередачи индивидуально или коллективно, и устанавливает границы популяции искусственных радиогалактик, используя обе методологии. Брайан С. Лакки является теоретическим астрономом в рамках Инициативы Breakthrough Listen и стипендиатом Янски в Национальной обсерватории радиоастрономии (NRAO).
Эта статья третья в серии, которая рассматривает техносигнатуры всей популяции внеземных интеллектов (ETIs), а не отдельных вращающихся вокруг звезд цивилизаций. Как объяснил Лакки, серия была частично мотивирована идеей, что ETIs могут полагаться на самореплицирующие системы (пробы Она Неймана) для исследования и освоения территорий за пределами своих звездных систем.
Радиогалактики и «парадокс Ферми»
Эта теория является основополагающей для «Парадокса Ферми», предполагающего, что этот метод является наиболее вероятным способом, которым передовые цивилизации станут межзвездными и, возможно, галактическими. В первой статье дается теория и математическая основа для расчетов, проведенных во второй и третьей статьях. Во второй статье Лаки исследует, что происходит, когда в одной галактике существует несколько цивилизаций, вещающих, и применяет это понимание к Млечному Пути, Андромеде (M31) и Мессье 59 (NGC 4621). Последняя статья рассматривает потенциальные сигналы, которые население передовых цивилизаций могло бы создавать в галактиках по всей Вселенной.
Известно, что галактики производят радиоволны как часть своих природных излучений. Сюда входит Стрелец A*, сверхмассивная чёрная дыра (НМЧД) в центре нашей Галактики.
В 1970-х годах ученые обнаружили, что яркие радиоизлучения в центре Млечного Пути вызваны очень компактным объектом, расположенным внутри большего радиоисточника. С тех пор астрономы установили, что сверхмассивные черные дыры (НМЧД) находятся в центре каждой массивной галактики и отвечают за активные галактические ядра (AGN) — явление, при котором центральная область галактики временно превосходит по яркости все звезды в галактическом диске.
«Коллективный предел» радиоизлучения
Однако искусственные радиовещания на начальном этапе было бы невозможно отличить от природных источников, а галактика, содержащая несколько цивилизаций, возлагаемых на радиотехнологии, выглядела бы ярче. Кроме того, многие цивилизации-отправители могли бы перекрываться, что делает очень трудным определение отдельного источника. Однако также было бы возможно выявить коллективное сияние этих объединенных передач. Лакки утверждает, что невозможно определить, является ли радиоизлучение галактик естественным или искусственным только зная, насколько оно яркое. Для отдельной галактики все, что можно сделать, — это установить верхний предел на основе общего радиоизлучения, который он называет «коллективным пределом».
Чтобы установить ограничения на количество возможных внеземных интеллектуальных цивилизаций (ETI) в радиогалактиках, Лакки воспользовался небольшой группой моделей, проверявших влияние различных базовых предположений. Каждая модель рассматривала природу «метасообщества» (широкий или «галактический хаб») и общества, входящие в него (рассеянные или дискретные), эволюцию их трансляций, распределение их люминесценции, устанавливала границы используемых радиочастот и широкий закон степени. Эти модели сочетались с базовым набором, описывающим сценарий, в котором каждая галактика имеет одно метаобщество, трансляции не эволюционируют и все имеют одну люминесценцию.
Расчет количества цивилизаций
Опираясь на эти модели, Лакки определил, что распространенность цивилизаций, охватывающих галактики (тип Кардашова III), которые транслируют радиосигналы, меньше одной на 1017 звезд и одна на миллион крупных галактик. Как он объяснил: «Конечно, возможно, что в каждой галактике есть искусственные радиопередатчики на определенном уровне. Мы даже не знаем, есть ли Млечный Путь цивилизации, которые транслируют радиосигналы, поэтому мы проводим поиски ETI в нашей Галактике. Мы можем делать выводы о том, сколько энергии ETI могли бы тратить на радиосигналы, и для этого может быть полезно использовать шкалу Кардашова: общество типа I использует энергию, доступную планете; общество типа II использует энергию, доступную звезде; общество типа III использует энергию, доступную галактике. Кардашов сначала предложил использовать эту шкалу для измерения количества энергии, идущей на трансляции».
Работа Лакки показывает, что типы III в их начальном значении — инопланетные цивилизации (ETI), излучающие светимость целой галактики радиоволнами — очень редки. Менее чем в 1 из 100 000 галактик размером с Млечный Путь может существовать такая цивилизация, и это, кажется, прочный результат, независимо от того, сосредоточена ли мощность в одном передатчике или распределена среди миллиарда. И максимум около 1 из 100 больших галактик может скрывать цивилизацию типа Кардашова 2,75, при которой ETI излучают примерно 1/300 светимости галактики в радиоволнах. В этом смысле Лакки сравнивает поиск цивилизаций в радиоярких галактиках с обзорами GHAT и другими поисками сфер Дайсона. Эти поиски ищут источники избыточного инфракрасного излучения, которое (теоретически) могло быть вызвано теплом, излучаемым в космос Дайсоновской оболочкой. Подобным образом астрономы могли бы искать галактики с «слишком большой» инфракрасной эмиссией, хотя это создавало бы подобные проблемы. Как обзоры SETI могли бы отличить искусственные источники инфракрасного излучения от природных?
Поиск искусственных радиосигналов в радиогалактиках
По словам Лакки, существует коллективный метод, который он описал, тогда как другой предполагает поиск отдельных радиопередач, которые могли бы выделяться в радиоспектре галактики: «За последние несколько лет разные исследователи устанавливали верхние границы радиопередач в других галактиках, ища случайно находящиеся рядом со звездами, которые мы наблюдаем в рамках SETI, и которые могли бы быть зафиксированы случайно. Это все еще важная стратегия, и то, что вы хотите делать, это наблюдать как можно большую часть неба, по возможности глубоко, на как можно большем количестве частот.
Вы также можете напрямую нацеливаться на ближайшие галактики, и это все чаще делается в последние годы. Для этого коллективного метода, используя радиоопрос для ограничения части «искусственных радиогалактик», мы уже в принципе знаем, сколько галактик существует на каждой яркости в радиодиапазоне («подсчет источников»). То, что можно сделать, это применить этот метод для других частот и установить ограничения на количество цивилизаций, распространяющих сигналы на этих частотах.
В последние годы исследователи SETI стремились расширить перечень возможных техносигнатур, которые могут быть предметом будущих поисков. По словам Лакки, такие исследования могли бы включать не только радиодиапазон, но и другие виды излучения — рентгеновское, гамма-лучи и прочие нерадио- и неоптические сигналы.
По материалам phys.org
