Звездный ветер может искажать радиосигналы инопланетных цивилизаций — новое исследование SETI

Поиск сигналов внеземных цивилизаций на протяжении десятилетий остается одной из самых интригующих задач современной астрономии. Большинство проектов в рамках программы поиска внеземного разума (SETI) сосредоточены на обнаружении узкополосных радиосигналов, которые могли бы быть намеренно переданы технологической цивилизацией. Однако новое исследование показывает, что такие сигналы могут сильно искажаться еще до того, как покинут свою звездную систему.

Согласно работе исследователей из SETI Institute, плазма и турбулентность в так называемой межпланетной среде вокруг звезд способны расширять радиосигналы и снижать их мощность. В результате сигнал может стать практически неразличимым для земных радиотелескопов, даже если он был достаточно сильным у источника.

Это означает, что некоторые попытки обнаружить признаки внеземных технологий могли оказаться неудачными не потому, что сигналов нет, а потому что их структура изменяется во время распространения через звездное «космическое погоду».

Как астрономы ищут сигналы инопланетян

Большинство проектов SETI ищут узкополосные радиосигналы.

Такие сигналы имеют очень небольшую ширину частотного диапазона — часто около 1 герца. Это важно по двум причинам:

• узкая полоса позволяет концентрировать энергию сигнала;
• подобные сигналы редко возникают естественным образом в космосе.

Поэтому считается, что если где-то существует технологическая цивилизация, она может использовать именно такие сигналы для связи или намеренного контакта.

Исторически многие проекты SETI анализировали огромные диапазоны радиочастот, разделяя их на маленькие участки шириной около 1 Гц и проверяя каждый из них на наличие аномалий.

Одной из популярных программ такого типа был распределенный вычислительный проект SETI@home, в котором пользователи по всему миру предоставляли мощность своих компьютеров для обработки астрономических данных.

Почему радиосигналы могут искажаться

Радиоволны, распространяющиеся через космос, проходят не через абсолютно пустое пространство.

Вблизи звезды существует среда, состоящая из:

• ионизированного газа;
• потоков заряженных частиц;
• магнитных полей.

Эта среда формируется звездным ветром — потоком плазмы, который постоянно выбрасывается звездой.

При прохождении через такую среду радиосигнал может испытывать рассеяние и дифракцию, что приводит к изменению его структуры.

По расчетам исследователей, сигнал, который первоначально имеет ширину около 1 Гц, может расширяться до 10 Гц или даже 100 Гц уже на этапе выхода из своей звездной системы.

Потеря мощности сигнала

Когда радиосигнал расширяется по частотам, его энергия распределяется по более широкому диапазону.

Это приводит к резкому снижению наблюдаемой мощности.

Например:

• если сигнал расширяется с 1 Гц до 10 Гц,
• его мощность в каждом канале падает примерно до 6 % первоначального значения.

Для радиотелескопов, которые ищут очень узкие сигналы, такой эффект может сделать передачу практически незаметной.

Кроме того, алгоритмы обработки данных часто специально настроены на обнаружение именно узкополосных сигналов. Если сигнал становится шире, он может просто не пройти через фильтры анализа.

Проверка на примере нашей Солнечной системы

Чтобы проверить свои модели, исследователи использовали реальные данные о радиосигналах, передаваемых космическими аппаратами внутри Солнечной системы.

Были изучены сигналы от нескольких миссий, включая:

• Mariner IV
• Rosetta
• другие межпланетные аппараты.

Ученые анализировали, как радиоволны меняются при прохождении через плазму солнечного ветра. Полученные результаты позволили оценить влияние звездной среды на радиосигналы и затем применить эти расчеты к другим звездным системам.

Особая проблема красных карликов

Одним из наиболее интересных типов звезд для поиска жизни считаются красные карлики.

Они обладают несколькими особенностями:

• составляют около 75 % всех звезд в Млечном Пути;
• часто имеют планеты в обитаемой зоне;
• являются относительно небольшими и холодными.

Однако именно такие звезды могут создавать наибольшие проблемы для распространения радиосигналов.

Дело в том, что обитаемая зона у красных карликов находится очень близко к звезде. Планета, на которой могла бы существовать цивилизация, располагается на расстоянии значительно меньшем, чем Земля от Солнца.

Это означает, что любой радиосигнал должен сначала пройти через плотную область звездного ветра, прежде чем покинуть систему.

Дополнительная сложность заключается в том, что красные карлики известны своей высокой активностью. У них часто происходят мощные вспышки и выбросы плазмы, которые могут еще сильнее искажать радиоволны.

Последствия для поиска внеземных цивилизаций

Полученные результаты означают, что традиционные методы поиска могут пропускать значительную часть потенциальных сигналов.

Если сигнал расширяется до десятков герц, стандартные алгоритмы поиска, ориентированные на 1-герцевые каналы, могут просто не обнаружить его.

Это может означать, что:

• потенциальные техносигнатуры уже присутствуют в данных;
• но они выглядят иначе, чем ожидают исследователи.

Поэтому авторы работы предлагают изменить методы анализа радиоданных.

Как можно улучшить поиск

Один из возможных подходов — использование более сложных методов обработки сигналов.

Например:

• адаптивные фильтры, способные обнаруживать более широкие сигналы;
• анализ сигналов на нескольких масштабах частот;
• учет возможных искажений, вызванных плазмой звездного ветра.

Такие методы могут быть реализованы в будущих радиотелескопах нового поколения.

Одним из наиболее перспективных проектов считается Square Kilometre Array (SKA) — международная радиотелескопическая сеть, которая станет крупнейшей в мире. Она будет обладать значительно более высокой чувствительностью и вычислительной мощностью для анализа огромных объемов данных.

История поиска радиосигналов из космоса

Поиск искусственных радиосигналов ведется с середины XX века.

Одним из самых известных событий в этой области стал «Wow!-сигнал», обнаруженный в 1977 году радиотелескопом Big Ear. Он представлял собой мощный узкополосный радиосигнал, зафиксированный в направлении созвездия Стрельца.

Сигнал длился около 72 секунд, однако повторно обнаружить его так и не удалось. Его происхождение остается неизвестным.

Подобные события показывают, насколько сложной задачей является интерпретация необычных радиосигналов.

Почему поиск продолжается

Сегодня радиотелескопы фиксируют огромные объемы космических радиосигналов. Многие из них являются естественными источниками излучения — квазарами, пульсарами, галактическими облаками газа и другими объектами.

На фоне этого «космического шума» потенциальные сигналы технологических цивилизаций могут быть чрезвычайно слабыми.

Новое исследование показывает, что дополнительные искажения, возникающие вблизи звезд, могут еще больше усложнять их обнаружение.

Новая перспектива поиска внеземной жизни

Результаты работы показывают, что современные методы поиска внеземных цивилизаций могут нуждаться в пересмотре.

Если звездный ветер способен значительно расширять радиосигналы, то многие потенциальные техносигнатуры могут выглядеть иначе, чем предполагалось ранее.

Это означает, что будущие проекты SETI будут уделять больше внимания анализу искаженных сигналов и разработке новых алгоритмов обработки данных.

Возможно, часть сигналов уже была зарегистрирована радиотелескопами, но пока остается скрытой среди огромного объема астрономических данных.

Источники:
Статья создана по материалам UniverseToday.com