Поиск внеземного разума
Десятилетия спустя, как Энрико Ферми произнёс свои знаменитые слова: «Где все?» – парадокс, который носит его имя, все ещё преследует нас. Несмотря на неоднократные попытки найти радиосигналы, исходящие из космоса и наши постоянные усилия по поиску видимых признаков чужих цивилизаций в отдалённых звёздных системах, поиск внеземного разума (SETI) ещё не нашёл ничего существенного.
Но, как научила нас история, неудачи стимулируют новые и интересные идеи. Например, в недавно опубликованной статье доктор Дункан Х. Форган из Сент-Эндрюсского университета предложил, что внеземные цивилизации могли бы общаться друг с другом, используя транзитный метод. При помощи подобного «галактического интернета» продвинутые виды могут пытаться послать сигналы нам прямо сейчас.
Вскоре была опубликована статья Форгана «Прохождения экзопланет как основа межзвёздной сети связи». Помимо того, что он был научным сотрудником в Школе физики и астрономии, а также в Шотландском Университетском Физическом Альянсе в Университете Сент-Эндрюса (старейшее учебное заведение в Шотландии), он также является членом Сент-Эндрюсского центра изучения экзопланет.
Статья начинается с рассмотрения двух фундаментальных проблем, связанных с межзвёздной связью – временем и потреблением энергии. Когда речь заходит о вещах, подобных радиопередачи, количество энергии, которое потребуется для передачи согласованного сообщения на межзвёздные расстояния, огромно. Оптические коммуникации (то есть лазеры) нуждаются в меньшем количестве энергии, но их обнаружение потребует невероятно точного времени.
Таким образом, ни один из методов не был бы надёжным для создания системы межзвёздной связи. Принимая во внимание недавние усилия по обнаружению экзопланет, Форган утверждает, что метод прохождения перед звёздами, являющийся основой коммуникации, решает обе проблемы. Причина этого в значительной степени связана с тем, что транзитный метод в настоящее время является одним из самых популярных и надёжных способов обнаружения экзопланет.
Наблюдая за периодическими уменьшениями яркости, которые вызваны планетой или объектом, проходящим между наблюдателем и звездой, астрономы могут определить, имеет ли звезда систему планет. Этот метод также полезен для определения присутствия и состава атмосферы вокруг экзопланеты. Как указывает Форган в документе, этот метод может использоваться как средство общения других цивилизаций:
«ETI ‘A’ может связываться с ETI ‘B’, если B наблюдает прохождение планеты в звёздной системе A, либо путём создания структур для искусственных прохождений, наблюдаемых B, либо путём излучения сигналов B во время прохождения при значительно более низком потреблении энергии, чем обычные схемы электромагнитной передачи.»
(ETI – акроним Extraterrestrial Intelligence.)
Обитаемая зона Млечного Пути. Источник изображения: NASA / Caltech
Короче говоря, Форган утверждал, что в Галактической Обитаемой Зоне (GHZ) – регионе Млечного Пути, в котором жизнь наиболее возможна – виды могут обнаружить, что лучший способ общаться друг с другом – создание искусственных мегаструктур для прохождения их звезды. Эти прохождения, которые будут искать другие цивилизации, приведут их к выводу, что в другой звёздной системе существует развитая цивилизация.
Он даже предлагает оценки того, как часто такие передачи могут быть сделаны. По его словам:
«Сообщение дальностью в 20 килопарсек (диаметр GHZ) имеет общее время в пути при скорости света менее 0,06 млн. лет. Если мы предположим относительно короткий период времени, в течение которого оба ETI остаются в транзитной зоне 100 000 лет (что приближается к временному масштабу, на котором важны как эволюция планетных орбит, так и орбита звезды), тогда можно сделать всего 30 обменов. Это, конечно, не запрещает общения другими способами.»
Возможность внеземной жизни
Если это вам знакомо, то, вероятно, потому, что по мнению некоторых теоретиков, подобное происходит вокруг KIC 8462852. Ещё в мае 2015 астрономы заметили, что за последние несколько лет у звезды наблюдались значительные снижения яркости. Такое поведение противоречило естественным объяснениям, что заставило некоторых утверждать, что это может быть результатом чужой мегаструктуры, проходящей перед звездой.
По словам Форгана, такая возможность вряд ли надуманна и фактически будет относительно экономичным средством общения с другими передовыми видами. Используя теорию графов, он подсчитал, что цивилизации внутри GHZ могут создать полностью связанную сеть в течение миллиона лет, где все цивилизации общаются друг с другом (либо напрямую, либо через промежуточные цивилизации).
KIC 8462852, которая за последние несколько лет испытала необычные изменения яркости, в представлении художника. Источник изображения: NASA, JPL-Caltech
Мало того, что эта сеть потребует гораздо меньше энергии для передачи данных, но и диапазон любого сигнала будет ограничен только масштабом самих этих цивилизаций. Помимо экономии энергии и увеличения дальности (при условии, что промежуточные цивилизации могут передавать сообщения), этот метод даёт и другие преимущества. Во-первых, для обеспечения прохождения экзопланет потребуется высокий уровень технологической сложности.
Другими словами, цивилизациям необходимо достичь определённого уровня развития, прежде чем они смогут надеяться присоединиться к сети. Это предотвратило бы любое неудачное «культурное загрязнение», когда менее развитые цивилизации узнали о существовании инопланетян, прежде чем были готовы. Во-вторых, когда они получены, сигналы транзитной сети будут чрезвычайно предсказуемыми, причём каждая передача соответствует известному орбитальному периоду.
Но есть и некоторые недостатки, на которые Форган обратил внимание. Периодичность этих сигналов была бы обоюдоострым мечом, так как сигналы могли бы быть отправлены только тогда, когда приёмник засёк прохождение. И хотя мегаструктура может быть перемещена для изменения транзитного периода, это создаёт проблемы с точки зрения синхронизации передачи и приёма.
Обращаясь к ограничениям анализа, Форган также признает, что исследование основывается на фиксированных звёздных орбитах. Известно, что орбиты звёзд со временем меняются, ибо звёзды регулярно входят в и выходят из GHZ на космических временных масштабах. Кроме того, существует также вопрос о том, как такая сеть будет отличаться от более плотных областей в галактике, например, шаровых скоплений, и зон, заполненных свободными звёздами. Двойные звезды также не рассматриваются в анализе.
Могут ли внеземные мегаструктуры быть ключом к межзвёздной коммуникации? Источник изображения: Кевин Гилл
Известно, что планетные орбиты со временем меняются из-за возмущений, вызванных соседними планетами и звёздами или близко проходящими звёздами. В результате видимость проходящих планет может ещё больше измениться по космическим временным масштабам. Последнее, но не менее важное, исследование предполагает, что цивилизации имеют естественный жизненный цикл около миллиарда лет, который не основывается ни на каких конкретных знаниях.
Однако эти соображения не меняют общих выводов, сделанных Форганом. Принимая во внимание динамическую природу звёзд и планет и полагая, что цивилизации существуют всего лишь 1 миллион лет, Форган утверждает, что создание межзвёздной сети такого рода по-прежнему является математически осуществимым. Кроме того, искусственный объект может продолжать сигнализировать о других видах после того, как цивилизация вымерла.
Обращаясь к парадоксу Ферми, Форган приходит к выводу, что такого рода сообщение потребует много времени, чтобы его обнаружили. Как он резюмирует в статье (выделено жирным):
«Я полагаю, что в любой момент лишь несколько цивилизаций правильно расположены, чтобы общаться через транзитный метод. Однако мы должны ожидать, что настоящая сеть будет кумулятивной, когда «рукопожатие» в любое время гарантирует соединение в будущем через, например, электромагнитные сигналы. Во всех наших симуляциях совокупная сеть соединяет все цивилизации вместе в целую сеть. Если цивилизации обмениваются знаниями о своих соединениях, сеть может быть полностью завершена в сроки порядка сотни тысяч лет. После создания эта сеть может связывать любые две цивилизации либо напрямую, либо через промежуточные цивилизации, с расстояниями, намного меньшими, чем размеры GHZ.»
Короче говоря, причина, по которой мы ещё не получили или не нашли доказательств ETI, может быть вопросом времени. Или мы просто не понимали, что с нами общались. Хотя такой анализ основан на угадывании и, возможно, на антропоцентрических предположениях, он, безусловно, увлекателен из-за возможностей, которые он представляет. Он также предлагает нам потенциальный инструмент для поиска внеземного разума (SETI), которым мы уже занимаемся.
Столько звёзд, столько планет. Так много возможностей для подключения! Источник изображения: ESO / M. Kornmesser
И последнее, но не менее важное: он предлагает потенциальное решение парадоксу Ферми, на которое мы, возможно, уже наткнулись и просто ещё не знаем о нём. Насколько нам известно, наблюдаемые падения яркости, исходящие от звезды KIC 846285, свидетельствуют о чужой цивилизации (возможно, вымершей). Конечно, ключевое слово здесь «возможно», поскольку нет никаких доказательств, которые могли бы подтвердить это.
Возможности, обсуждаемые в этой статье, также интересны, учитывая, что охота на экзопланеты будет расти в ближайшие годы. С развёртыванием миссий следующего поколения, таких как James Webb Space Telescope и Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), мы ожидаем, что узнаем гораздо больше о звёздных системах как ближнего, так и дальнего космоса.
Найдём ли мы больше примеров необъяснимых падений яркости? Кто знает. Дело в том, что если мы и найдём их (и не найдём им естественной причины), то у нас есть возможное объяснение. Возможно, наши соседи приглашают нас «подключиться»!
Источник
