Деякі галактики надзвичайно активні у радіодіапазоні. Для цього є десятки цілком природних причин. Однак нещодавно науковці припустили, що десь серед цих потужних радіохвиль варто пошукати сигнали від розумних істот.
Сигнали з космосу
У січні 2016 року запустили ініціативу Breakthrough Listen — чергову ітерацію програми пошуку інопланетян SETI. Вона включає прослуховування радіодіапазону за допомогою антен в обсерваторіях Грін Бенкс та Паркс, а також візуальні спостереження за допомогою системи Automated Planet Finder (APF).
Поки що Breakthrough Listen слідів позаземних цивілізацій не знайшла. Проте науковці, які нею займаються, здійснили чимало спостережень і зробили висновки про те де в космосі варто шукати інопланетян, а де — ні.
У серії статей під назвою «Штучні сигнали як галактичні популяції» Браян С. Лаккі розглядає гіпотезу, що галактики з інтенсивним випромінюванням у радіодіапазоні (так звані радіояскраві галактики) можуть свідчити про наявність у них розвинених цивілізацій.
Остання наукова робота розглядає, як майбутні дослідження SETI можуть виявляти радіопередачі індивідуально або колективно, та встановлює межі для популяції штучних радіогалактик, використовуючи обидві методології. Браян С. Лаккі є теоретичним астрономом у межах Ініціативи Breakthrough Listen та стипендіатом Янскі у Національній обсерваторії радіоастрономії (NRAO).
Ця стаття є третьою у серії, яка розглядає техносигнатури всієї популяції позаземних інтелектів (ETIs), а не окремих цивілізацій, що обертаються навколо зір. Як пояснив Лаккі, серія була частково мотивована ідеєю, що ETIs можуть покладатися на самореплікуючі системи (проби Вона Неймана) для дослідження та освоєння територій за межами своїх зоряних систем.
Радіогалактики та «парадокс Фермі»
Ця теорія є основоположною для «Парадоксу Фермі», який передбачає, що цей метод є найімовірнішим способом, яким передові цивілізації стануть міжзоряними і, можливо, галактичними. У першій статті подається теорія та математична основа для розрахунків, проведених у другій та третій статтях. У другій статті Лакі досліджує, що відбувається, коли в одній галактиці існує кілька цивілізацій, що ведуть мовлення, і застосовує це розуміння до Чумацького Шляху, Андромеди (M31) та Мессьє 59 (NGC 4621). Остання стаття розглядає потенційні сигнали, які населення передових цивілізацій могло б створювати в галактиках по всьому Всесвіту.
Відомо, що галактики виробляють радіохвилі як частину своїх природних випромінювань. Сюди входить Стрілець A*, надмасивна чорна діра (НМЧД) у центрі нашої Галактики.
У 1970-х роках науковці виявили, що яскраві радіовипромінювання в центрі Чумацького Шляху спричинені надзвичайно компактним об’єктом, розташованим всередині більшого радіоджерела. Відтоді астрономи встановили, що надмасивні чорні діри (НМЧД) є в центрі кожної масивної галактики й відповідають за активні галактичні ядра (AGN) — явище, при якому центральна область галактики тимчасово перевершує за яскравістю всі зорі в галактичному диску.
«Колективна межа» радіовипромінювання
Проте штучні радіомовлення на початковому етапі було б неможливо відрізнити від природних джерел, а галактика, що містить кілька цивілізацій, які покладаються на радіотехнології, була б яскравішою. Крім того, багато цивілізацій-відправників могли б перекриватися, що робить дуже важким визначення окремого джерела. Проте також було б можливо виявити колективне сяйво цих об’єднаних передавань. Лаккі стверджує, що неможливо визначити, чи є радіовипромінювання галактик природним або штучним лише знаючи, наскільки воно яскраве. Для окремої галактики все, що можна зробити, — це встановити верхню межу на основі загального радіовипромінювання, яку він називає «колективною межею».
Щоб встановити обмеження на кількість можливих позаземних інтелектуальних цивілізацій (ETI) у радіогалактиках, Лаккі скористався невеликою групою моделей, які перевіряли вплив різних базових припущень. Кожна модель розглядала природу «метасуспільства» (широке або «галактичний хаб») та суспільства, що в нього входять (розсіяні або дискретні), еволюцію їхніх трансляцій, розподіл їхньої люмінесценції, встановлювала межі радіочастот, що використовуються, та широкий закон ступеня. Ці моделі поєднувалися з базовим набором, що описував сценарій, у якому кожна галактика має одне метасуспільство, трансляції не еволюціонують, і всі мають одну люмінесценцію.
Розрахунок кількості цивілізацій
Спираючись на ці моделі, Лаккі визначив, що поширеність цивілізацій, що охоплюють галактики (тип Кардашова III), які транслюють радіосигнали, менша. ніж одна на 1017 зір та одна на мільйон великих галактик. Як він пояснив: «Звичайно, можливо, що в кожній галактиці є штучні радіопередавачі на певному рівні. Ми навіть не знаємо, чи має Чумацький Шлях цивілізації, які транслюють радіосигнали, саме тому ми проводимо пошуки ETI у нашій Галактиці. Ми можемо робити висновки про те, скільки енергії ETI могли б витрачати на радіосигнали, й для цього може бути корисно використовувати шкалу Кардашова: суспільство типу I використовує енергію, доступну планеті; суспільство типу II використовує енергію, доступну зорі; суспільство типу III використовує енергію, доступну галактиці. Кардашов спочатку запропонував використовувати цю шкалу для вимірювання кількості енергії, що йде на трансляції».
Робота Лаккі показує, що типи III в їхньому початковому значенні — інопланетні цивілізації (ETI), які випромінюють світність цілої галактики радіохвилями — дуже рідкісні. Менше ніж у 1 з 100 000 галактик розміром із Чумацький Шлях може існувати така цивілізація, і це, здається, міцний результат, незалежно від того, чи зосереджена потужність у одному передавачі, чи розподілена серед мільярда. І щонайбільше близько 1 із 100 великих галактик може приховувати цивілізацію типу Кардашова 2,75, при якій ETI випромінюють приблизно 1/300 світності галактики у радіохвилях. У цьому сенсі Лаккі порівнює пошук цивілізацій у радіояскравих галактиках із GHAT-оглядами та іншими пошуками сфер Дайсона. Ці пошуки шукають джерела надлишкового інфрачервоного випромінювання, яке (теоретично) могло б бути спричинене теплом, що випромінюється в космос Дайсонівською оболонкою. Подібним чином астрономи могли б шукати галактики з «занадто великою» інфрачервоною емісією, хоча це створювало б подібні проблеми. Як огляди SETI могли б відрізнити штучні джерела інфрачервоного випромінювання від природних?
Пошук штучних радіосигналів у радіогалактиках
За словами Лаккі, існує колективний метод, який він описав, тоді як інший передбачає пошук окремих радіопередач, які могли б виділятися в радіоспектрі галактики: «За останні кілька років різні дослідники встановлювали верхні межі радіопередач в інших галактиках, шукаючи ті, що випадково перебувають поруч із зорями, які ми спостерігаємо у межах SETI, і які могли б бути зафіксовані випадково. Це все ще важлива стратегія, і те, що ви хочете робити, це спостерігати якомога більшу частину неба, наскільки можливо глибоко, на якомога більшій кількості частот.
Ви також можете безпосередньо націлюватися на найближчі галактики, і це все частіше робиться в останні роки. Для цього колективного методу, використовуючи радіоопитування для обмеження частки «штучних радіогалактик», ми вже в принципі знаємо, скільки галактик існує на кожній яскравості у радіодіапазоні («підрахунок джерел»). Те, що можна зробити, — це застосувати цей метод для інших частот і встановити обмеження на кількість цивілізацій, які розповсюджують сигнали на цих частотах.
Останніми роками дослідники SETI прагнули розширити перелік можливих техносигнатур, які можуть бути предметом майбутніх пошуків. За словами Лаккі, такі дослідження могли б охоплювати не тільки радіодіапазон, а й інші види випромінювання – рентгенівське, гамма-промені та інші нерадіо- і неоптичні сигнали.
За матеріалами phys.org
