Поиск следов внеземных технологических цивилизаций снова привёл не к обнаружению искусственных сооружений, а к неожиданному природному объяснению. Наблюдения космического телескопа «Джеймс Уэбб» показали, что два объекта, ранее считавшиеся перспективными кандидатами на наличие сфер Дайсона, на самом деле не имеют признаков таких мегаструктур. Загадочный избыток инфракрасного излучения оказался связан не со звёздами, а с расположенными далеко за ними галактиками.
Обе звезды относятся к красным карликам спектрального класса M. Они были отобраны в результате масштабного поиска, в котором исследователи проанализировали примерно миллион звёзд на расстояниях до 1000 световых лет от Солнца. Особое внимание привлекали объекты, которые выглядели необычно тусклыми в видимом диапазоне и одновременно демонстрировали неожиданно сильное инфракрасное излучение.
Именно такое сочетание характеристик может рассматриваться как один из возможных признаков гипотетической высокоразвитой цивилизации, способной собирать значительную часть энергии своей звезды. Однако последующие наблюдения с гораздо более высоким угловым разрешением показали, что в обоих случаях аномальный инфракрасный сигнал исходил от фоновых галактик, случайно оказавшихся очень близко к звёздам на небесной сфере.
Это не означает, что идея сфер Дайсона потеряла научный смысл. Напротив, результаты показывают, насколько сложным является поиск подобных техносигнатур и почему даже необычный сигнал нельзя считать свидетельством деятельности внеземной цивилизации без подробной проверки.
Что такое сфера Дайсона и почему её ищут астрономы
Гипотетическая конструкция вокруг звезды
Сфера Дайсона — это не обнаруженный астрономический объект и не существующая технология, подтверждённая наблюдениями. Это теоретическая концепция мегаструктуры, которую развитая цивилизация могла бы создать вокруг звезды для использования значительной части её энергии.
Идея получила известность после работ физика Фримена Дайсона в середине XX века. В популярной культуре сферу Дайсона часто изображают как гигантскую твёрдую оболочку, полностью окружающую звезду. Однако такая конструкция не является обязательной частью самой идеи.
С физической точки зрения гораздо более реалистичной гипотетической разновидностью считается так называемый рой Дайсона — огромное количество отдельных объектов, спутников или энергетических установок, движущихся вокруг звезды по различным орбитам. Такой рой мог бы перехватывать значительную часть излучения звезды, не образуя единой сплошной оболочки.
Почему мегаструктуру можно искать по инфракрасному излучению
Главная идея поиска заключается в сохранении энергии.
Если гипотетическая цивилизация использует энергию звезды, полученная энергия не исчезает. В процессе работы любых устройств часть энергии в конечном итоге должна переходить в тепло и излучаться в окружающее пространство.
Поэтому даже очень развитая технологическая система должна иметь определённый тепловой след. Для сферы или роя Дайсона таким следом теоретически может быть дополнительное инфракрасное излучение, не соответствующее обычным характеристикам самой звезды. Особенно важен средний инфракрасный диапазон, где подобное тепловое излучение может проявляться наиболее заметно.
Таким образом, астрономам не обязательно непосредственно видеть гигантскую конструкцию. В принципе её можно было бы обнаружить по косвенным признакам — например, по необычному распределению энергии звезды.
Но именно здесь возникает главная проблема: инфракрасное излучение может иметь множество естественных причин.
Как два обычных красных карлика стали кандидатами
Масштабный поиск среди миллиона звёзд
Кандидаты были найдены в рамках проекта Hephaistos, связанного с Уппсальским университетом в Швеции.
На первом этапе исследователи использовали данные космической обсерватории Gaia Европейского космического агентства и инфракрасной миссии WISE NASA.
В общей сложности поисковая программа охватывала около миллиона звёзд в пределах примерно 1000 световых лет от Земли. Это позволяет понять масштаб задачи: речь шла не о нескольких заранее выбранных объектах, а о систематическом поиске необычных источников излучения среди огромной выборки.
Исследователи искали звёзды с необычным сочетанием свойств. В оптическом диапазоне объект должен был выглядеть слабее ожидаемого, тогда как в инфракрасном диапазоне его излучение, наоборот, должно было быть повышенным.
Такое сочетание не доказывает существование искусственной конструкции. Оно лишь позволяет выделить объекты, заслуживающие более подробного изучения.
Кандидатами стали очень тусклые красные карлики
Две звезды, которые прошли первоначальный отбор, оказались относительно тусклыми красными карликами.
Их видимая звёздная величина составляла примерно 15. Это настолько слабые объекты, что невооружённым глазом с Земли их увидеть невозможно.
Возраст каждой из звёзд оценивался в несколько миллиардов лет. Именно сочетание возраста, типа звезды и необычного инфракрасного сигнала сделало их интересными для дальнейшего исследования.
На этом этапе учёные не утверждали, что вокруг звёзд обнаружены сферы Дайсона. Речь шла только о кандидатах, которые необходимо было проверить более точными наблюдениями.
Почему данных WISE оказалось недостаточно
Низкое угловое разрешение создало проблему
Ключевым препятствием оказалось не отсутствие данных, а ограниченное пространственное разрешение первоначальных инфракрасных наблюдений.
Телескоп WISE способен проводить широкие обзоры неба и обнаруживать инфракрасные источники, однако его изображения недостаточно детальны для того, чтобы во всех случаях надёжно разделить близко расположенные объекты.
В результате свет от звезды и расположенной далеко за ней галактики мог попадать в один и тот же наблюдаемый источник.
Для первоначального автоматизированного поиска это выглядело как необычная звезда с дополнительным инфракрасным излучением.
Но в действительности наблюдалась комбинация двух совершенно разных объектов: относительно близкого красного карлика и значительно более далёкой галактики, расположенной практически на той же линии зрения.
Случайное совпадение на небесной сфере
Важно понимать, что близость объектов на изображении не означает физическую близость в космосе.
Галактика может находиться на огромном расстоянии от Млечного Пути, а звезда — сравнительно неподалёку. Если они случайно располагаются почти на одной линии от Земли, их изображения могут накладываться друг на друга.
Именно это произошло с двумя кандидатами проекта Hephaistos.
Для наземного наблюдателя или телескопа с недостаточным угловым разрешением такая комбинация может выглядеть как единый необычный источник. Более мощный телескоп способен разделить его на составляющие.
Что увидел «Джеймс Уэбб»
Высокое разрешение изменило картину
Космический телескоп «Джеймс Уэбб» обладает значительно более совершенными возможностями для инфракрасных наблюдений.
Исследователи направили его на два кандидата и получили изображения и спектры. Это позволило разделить излучение красных карликов и находящихся за ними фоновых галактик.
Вместо единого аномального источника учёные увидели обычные звёзды перед более далёкими галактиками. Инфракрасный избыток, который первоначально выглядел как потенциальная техносигнатура, оказался связан именно с галактическим фоном.
Это принципиально важный результат. Он не просто показывает отсутствие сфер Дайсона у двух конкретных звёзд. Он демонстрирует конкретный механизм, который способен создавать ложные кандидаты при поиске технологических цивилизаций.
Одна из галактик оказалась особенно необычной
Одна из фоновых галактик имеет инфракрасный спектр, совместимый с классом так называемых Hot DOG — горячих пылезатенённых галактик (Hot DOG).
Это очень яркие в инфракрасном диапазоне галактики, в которых большое количество пыли скрывает центральные области от наблюдений в более коротковолновых диапазонах.
Сильное инфракрасное излучение в таком случае имеет естественное астрофизическое объяснение и не требует привлечения искусственных источников энергии.
Вторая галактика связана со вспышкой звездообразования
Второй источник оказался галактикой с более протяжённой структурой и яркими узлами.
Её спектр соответствует галактике с интенсивным звездообразованием, окружённой значительным количеством пыли.
Молодые массивные звёзды излучают большое количество энергии, а пыль поглощает часть этого излучения и повторно испускает энергию в инфракрасном диапазоне.
Таким образом, и второй подозрительный сигнал получил естественное объяснение. Никаких признаков искусственной мегаструктуры вокруг исследованных красных карликов обнаружено не было.
Почему это важный результат для поиска внеземных цивилизаций
Отрицательный результат тоже имеет научную ценность
В поиске внеземной жизни отсутствие обнаружения часто воспринимается как отсутствие результата. Однако для поиска техносигнатур ситуация несколько иная.
Если определённый тип сигнала предполагается характерным для искусственной конструкции, необходимо проверить, насколько часто такой сигнал возникает по естественным причинам.
Два новых наблюдения показали, что по крайней мере часть кандидатов может возникать из-за фоновых галактик.
Это позволяет улучшить критерии отбора и уменьшить количество ложных кандидатов в будущих исследованиях.
Чем больше обзор, тем выше вероятность случайных совпадений
Масштабные обзоры необходимы для поиска редких явлений. Но у них есть обратная сторона.
Чем больше звёзд наблюдается, тем больше случайных совпадений может оказаться среди них.
Если исследователи анализируют миллион объектов, даже очень редкий эффект способен встретиться многократно. Поэтому автоматический поиск необычных источников должен сопровождаться последующей проверкой каждого особенно интересного кандидата.
В случае проекта Hephaistos именно такая последовательность и сработала: широкий обзор выявил необычные объекты, а наблюдения «Джеймса Уэбба» позволили установить их истинную природу.
Почему красные карлики особенно интересны для таких поисков
Красные карлики — самые распространённые звёзды в Млечном Пути. Они меньше и холоднее Солнца и излучают значительную часть энергии на более длинных волнах.
Именно поэтому их характеристики в инфракрасном диапазоне особенно интересны при поиске необычных энергетических процессов.
Кроме того, красные карлики способны жить значительно дольше звёзд, подобных Солнцу. Поэтому гипотетическая цивилизация, возникшая в такой системе, в принципе могла бы иметь очень длительное время для технологического развития.
Однако эти свойства сами по себе не свидетельствуют о наличии жизни или цивилизации.
В данном случае обе выбранные звезды оказались обычными красными карликами, а необычное инфракрасное излучение принадлежало не им.
Почему сфера Дайсона не обязана быть сферой
Сплошная оболочка — только один из вариантов
Название «сфера Дайсона» часто создаёт неправильное представление о конструкции.
Полностью замкнутая оболочка вокруг звезды была бы чрезвычайно масштабным объектом и сталкивалась бы с серьёзными физическими и инженерными проблемами.
Поэтому в современных рассуждениях о потенциальных техносигнатурах часто рассматривается более реалистичный вариант — рой Дайсона.
Он представлял бы собой огромное количество отдельных объектов, расположенных на орбитах вокруг звезды.
Каждый такой объект мог бы собирать часть энергии звезды, а совокупность всех объектов — перехватывать значительную долю её излучения.
Рой мог бы оставить переменный сигнал
Если множество искусственных объектов движется по орбитам вокруг звезды, они могут периодически проходить перед её диском или изменять количество света, достигающего наблюдателя.
В таком случае яркость звезды могла бы изменяться.
Само наличие переменности, однако, ничего не доказывает. Звёзды способны изменять яркость по множеству естественных причин.
Гораздо интереснее было бы обнаружить устойчивую периодичность, соответствующую определённой геометрии системы.
По характеру повторяющихся изменений яркости в принципе можно было бы попытаться получить информацию о расположении гипотетических искусственных объектов.
Можно ли вообще построить сферу Дайсона
Главная проблема — масштаб конструкции
Даже если рассматривать сферу Дайсона исключительно как гипотетическую инженерную систему, её создание потребовало бы колоссального количества материала.
В случае роя отдельные элементы могут быть сравнительно небольшими, но их должно быть очень много, если цивилизация хочет использовать значительную часть энергии звезды.
Поэтому остаётся открытым вопрос о том, хватило бы вещества одной планетной системы для создания полноценной конструкции такого масштаба.
На этот вопрос пока нет наблюдательного ответа, поскольку ни одной сферы или роя Дайсона не обнаружено.
Рой энергетических установок физически отличается от планеты
Даже частичный рой мог бы потенциально собирать гораздо больше энергии, чем доступно цивилизации, ограниченной ресурсами одной планеты.
Именно поэтому поиск таких систем интересен в контексте очень развитых цивилизаций.
Но важно отделять физическую возможность от утверждения о существовании. Современная астрономия не располагает подтверждённым примером подобной технологической системы.
Что означает шкала Кардашева
Поиск сфер Дайсона часто связывают со шкалой Кардашева — гипотетической классификацией цивилизаций по количеству доступной им энергии.
Цивилизация типа I использовала бы энергию, доступную на уровне собственной планеты. Цивилизация типа II могла бы использовать энергию своей звезды, а цивилизация типа III — энергию галактики.
Сфера или рой Дайсона относится прежде всего к концепции цивилизации типа II, поскольку такая конструкция предназначена для масштабного использования энергии отдельной звезды.
Это не классификация реально обнаруженных цивилизаций. На сегодняшний день человечество не имеет подтверждённого свидетельства существования внеземной технологической цивилизации любого из этих типов.
Более того, упоминание ещё более высоких типов, способных использовать энергию целых галактик, относится к теоретическим сценариям поиска техносигнатур, а не к наблюдаемым объектам.
Почему галактики так мешают поиску сфер Дайсона
Инфракрасное излучение само по себе не является техносигнатурой
Это один из главных выводов последних наблюдений.
Инфракрасное излучение широко распространено во Вселенной. Его испускают пыль, звёзды, планеты, протопланетные диски, галактики и множество других объектов.
Поэтому обнаружение сильного инфракрасного источника рядом со звездой ещё ничего не говорит о его происхождении.
Для уверенного вывода необходимо определить пространственное положение источника и изучить его спектр.
Пыль способна имитировать тепловой след технологии
Галактическая пыль поглощает электромагнитное излучение и нагревается. После этого она испускает энергию преимущественно в инфракрасном диапазоне.
Именно поэтому галактика, богатая пылью и активным звездообразованием, может выглядеть как необычно сильный инфракрасный источник.
Если такое излучение накладывается на свет близкой звезды, возникает ложная картина избытка инфракрасной энергии у самой звезды.
Наблюдения двух кандидатов на сферы Дайсона показали, насколько легко подобная ошибка может возникать при недостаточном угловом разрешении.
Что изменит «Джеймс Уэбб» в подобных исследованиях
Космический телескоп «Джеймс Уэбб» был создан прежде всего для исследования Вселенной в инфракрасном диапазоне и обладает возможностями, которые особенно полезны для подобных задач.
В рассматриваемом случае он позволил не просто получить более подробную фотографию двух объектов, а провести отдельный анализ звёзд и фоновых галактик.
Это существенно повысило надёжность интерпретации.
Однако «Уэбб» не может мгновенно решить проблему всех кандидатов. Проект Hephaistos обнаружил множество объектов, которые требуют последующей проверки, и значительная часть подозрительных инфракрасных источников, по оценке исследователей, может быть связана с загрязнением фоновыми галактиками.
Что будет с поиском кандидатов в будущем
Понадобятся более подробные инфракрасные обзоры
Одно из решений проблемы заключается в создании инфракрасных обзоров с более высоким пространственным разрешением.
Идеальным инструментом для поиска техносигнатур был бы телескоп, способный одновременно наблюдать огромные области неба и при этом достаточно хорошо разделять расположенные близко друг к другу источники.
Современные обзоры часто вынуждены выбирать между широтой охвата и детализацией.
Будущие инфракрасные обсерватории и обзорные программы, запланированные на 2030-е годы, могут существенно улучшить ситуацию. Они позволят более надёжно отделять близкие звёзды от далёких фоновых галактик.
Кандидатов будут проверять несколькими методами
Вероятно, дальнейший поиск будет строиться в несколько этапов.
Сначала большие обзоры будут выделять необычные источники. Затем наиболее интересные объекты будут изучаться с высоким пространственным разрешением. После этого можно будет анализировать спектр, переменность и другие характеристики.
Такой подход необходим потому, что ни один отдельный признак не является достаточным доказательством искусственного происхождения.
Чем больше независимых характеристик объекта удаётся проверить, тем меньше вероятность принять естественное явление за технологическую конструкцию.
А что насчёт поиска искусственных мегаструктур на уровне галактик
Сфера Дайсона — только один из возможных вариантов техносигнатуры.
Если гипотетическая цивилизация достигнет уровня, позволяющего существенно изменять энергетический баланс целой галактики, её воздействие потенциально может стать заметным на гораздо больших масштабах.
В таком случае астрономы могли бы искать галактики, которые неожиданно слабы в определённых диапазонах или имеют энергетические характеристики, не объясняющиеся известными естественными процессами.
Но и здесь возникает та же проблема: Вселенная содержит огромное количество природных явлений, способных создавать необычные спектры и изменения яркости.
Поэтому любое подозрительное наблюдение должно проходить тщательную проверку на естественные объяснения.
Два исключённых кандидата не означают провала поиска
С научной точки зрения результат нельзя назвать просто «неудачей в поиске инопланетян».
Две звезды действительно не оказались сферами Дайсона, но наблюдения дали конкретный ответ на вопрос о природе обнаруженного инфракрасного сигнала.
Это один из важнейших принципов современной астрономии: кандидат считается интересным именно до тех пор, пока его природа не установлена.
Если последующие наблюдения показывают естественное происхождение сигнала, это не делает первоначальный поиск бессмысленным. Напротив, он помогает определить, какие природные явления способны имитировать искомую техносигнатуру.
В данном случае таким источником оказались две фоновые галактики.
Почему поиск сфер Дайсона продолжается
Идея поиска искусственного использования энергии звёзд остаётся научно интересной именно потому, что она позволяет сформулировать наблюдаемый критерий.
Если гипотетическая цивилизация действительно собирает большое количество звёздной энергии, часть этой энергии должна в конечном итоге перейти в тепло. Поэтому инфракрасный диапазон остаётся одним из потенциальных направлений поиска.
Но сам по себе избыток инфракрасного излучения недостаточен.
Нужно исключить пыль, активное звездообразование, фоновые галактики, особенности звёздной эволюции и другие естественные процессы.
Именно поэтому более точные телескопы не столько «ищут пришельцев», сколько последовательно сокращают число возможных естественных объяснений для необычных объектов.
Что показали наблюдения двух звёзд
Наблюдения «Джеймса Уэбба» позволили сделать несколько чётких выводов.
Во-первых, две звезды, отобранные проектом Hephaistos как перспективные кандидаты, не имеют обнаруженных признаков сфер Дайсона.
Во-вторых, необычный инфракрасный сигнал в обоих случаях возник из-за фоновых галактик, расположенных почти на одной линии зрения со звёздами.
В-третьих, одна из галактик имеет характеристики, совместимые с Hot DOG — сильно пылезатенённой галактикой с мощным инфракрасным излучением.
В-четвёртых, вторая галактика имеет протяжённую структуру с яркими участками и спектральные признаки интенсивного звездообразования.
И наконец, результат показал, что при поиске техносигнатур необходимо учитывать загрязнение выборки фоновыми галактиками. Если этого не делать, природные объекты могут создавать убедительные, но ложные признаки искусственной деятельности.
Поиск внеземных технологий становится точнее
История двух кандидатов хорошо показывает, как работает современный поиск техносигнатур.
Сначала крупный обзор выявляет необычное поведение объекта. Затем более мощный инструмент проверяет наиболее интересные случаи. После этого исследователи пытаются найти естественное объяснение. Только если известные природные механизмы не позволяют объяснить наблюдения, объект приобретает действительно необычный статус.
В случае двух красных карликов этот процесс завершился обнаружением фоновых галактик.
Таким образом, «Джеймс Уэбб» не нашёл сферы Дайсона, но сделал поиск таких объектов более строгим. Он показал, что один из важных источников ложных кандидатов можно выявлять непосредственно, разделяя свет близкой звезды и далёкой галактики.
Пока ни одна сфера Дайсона или другая подтверждённая мегаструктура внеземной цивилизации не обнаружена. Но сама стратегия поиска продолжает развиваться. Будущие инфракрасные обзоры с более высоким разрешением должны помочь отделять настоящие аномальные источники от случайных наложений и тем самым сделать поиск потенциальных техносигнатур значительно надёжнее.
Источники:
Статья создана по материалам UniverseToday.com
