Представьте: вы двадцать лет перебираете песок в поисках золотой монеты, а потом выясняется, что сито у вас было в двадцать раз шире, чем вы думали. И монет, увы, не нашлось. Примерно такую картину нарисовали астрономы из Манчестерского университета, перетряхнув архивы поисков внеземного разума. Оказалось, что программы SETI, которые принято считать скромными и точечными, на самом деле просканировали гораздо больше космоса, чем кто-либо подозревал. Речь идёт о 6 миллионах звёзд — и это только начало переосмысления.

Случайное наследие: как 6 миллионов звёзд попали в поле зрения

Группа под руководством Майкла Гарретта взялась за работу, от которой большинство исследователей SETI обычно отмахиваются: перепроверить старые данные. Не искать новые сигналы, а понять, что же на самом деле попало в объективы прошлых обзоров. И тут выяснилась вещь, способная вызвать как гордость, так и досаду. Считалось, что предыдущие кампании охватили около 280 тысяч звёзд — цифра внушительная, но скромная на фоне сотен миллиардов светил Млечного Пути. Однако новое моделирование, учитывавшее реальную ширину поля зрения телескопов и их чувствительность, показало: в кадр попали не только намеченные цели, но и звёзды фона, которые никто специально не выбирал. В итоге число объектов, по которым у нас есть хоть какие-то данные, взлетело до 6 миллионов.

Это не значит, что каждую из этих звёзд прослушивали так же пристально, как главные цели. Скорее, они присутствовали в записях как «попутный шум», который раньше просто не учитывали. Теперь же, когда алгоритмы стали умнее, а вычислительные мощности дешевле, появился шанс проанализировать и этот массив. Парадокс в том, что SETI, сам того не зная, провёл один из самых масштабных обзоров в истории, но до недавнего времени не мог этим похвастаться. Три гигантских НЛО у Земли в 2012: что показали координаты SETI — ещё один случай, когда данные SETI породили больше вопросов, чем ответов, но там речь шла о конкретных координатах и обвинениях в замалчивании.

Миллиметровый диапазон: ALMA выходит на охоту

Но Гарретт и его коллеги не ограничились пересчётом звёзд. Они сделали то, чего SETI раньше избегал: направили на поиск техносигнатур телескоп ALMA — Атакамскую большую миллиметровую/субмиллиметровую решётку. Этот инструмент, расположенный на высокогорном плато Чахнантор в чилийской пустыне Атакама, обычно занят совсем другой наукой: он изучает холодные газопылевые облака, где рождаются планеты, и далёкие галактики. Его рабочая частота лежит в миллиметровом диапазоне — между инфракрасным излучением и радиоволнами, которые традиционно слушает SETI.

Почему же миллиметровые волны долго игнорировались? Отчасти из-за технических сложностей: земная атмосфера в этом диапазоне шумит, а чувствительных приёмников не хватало. Но у ALMA есть преимущества, которые могут перевесить недостатки. Во-первых, колоссальная собирающая площадь — 66 антенн, работающих как единый интерферометр, дают разрешение, недоступное одиночным радиотарелкам. Во-вторых, миллиметровый диапазон меньше забит естественным космическим фоном, чем метровые или сантиметровые волны, где SETI обычно ищет узкополосные сигналы. Теоретически, если бы внеземная цивилизация использовала мощные передатчики для связи или, скажем, для разгона межзвёздных зондов, часть её излучения могла бы просочиться именно в этот диапазон.

Исследователи протестировали идею на практике. Они взяли архивные данные ALMA по нескольким звёздным системам, изначально собранные для астрофизических задач, и пропустили их через специально разработанный алгоритм поиска аномалий. Искали узкополосные сигналы, которые нельзя объяснить известными природными процессами или земными помехами. Результат оказался предсказуемым, но от того не менее важным: ничего похожего на искусственный источник обнаружено не было.

Тишина, которая говорит

Отсутствие сигнала — тоже результат, и его не стоит сбрасывать со счетов. ALMA, сам того не желая, поставил один из самых строгих верхних пределов на мощность передатчиков в миллиметровом диапазоне. Если в изученных системах и есть технологически развитые соседи, их «радиогромкость» не превышает определённого порога — иначе чувствительные антенны в Атакаме уловили бы хотя бы шёпот.

Это заставляет задуматься о стратегии поиска. Возможно, мы слишком долго цеплялись за привычные частоты — те, на которых сами когда-то начали вещать. Но кто сказал, что инопланетный разум обязан пользоваться теми же технологиями? Миллиметровый диапазон, оптические лазерные импульсы, гравитационные волны — список потенциальных «окон» для межзвёздной связи может быть куда шире, чем наши нынешние предположения.

Исследование Гарретта не закрывает дверь перед SETI, а, напротив, распахивает её пошире. 6 миллионов звёзд, прошедших через старые обзоры, — это архив, который ещё предстоит осмыслить. А опыт с ALMA доказывает, что даже инструменты, созданные для совсем иных задач, могут стать частью великого поиска. Нужно лишь задать им правильный вопрос — и быть готовым к тому, что ответом пока будет тишина.

Шестьдесят лет назад исследователи SETI начали вслушиваться в космос, нацелив антенны на узкую полоску радиоспектра. Результат почти всегда был одним и тем же: тишина. Но новое исследование, представленное на Национальной астрономической встрече Королевского астрономического общества в Бирмингеме на прошлой неделе, переворачивает привычную картину. Оказывается, каждое «ничего не найдено» сопровождалось скрытой звёздочкой: обзоры, не обнаружившие сигналов, на самом деле прочесали куда больший кусок Галактики, чем кто-либо сообщал.

Миллионы звёзд, о которых мы не подозревали

Цифры отрезвляют. Возьмём крупный обзор Breakthrough Listen, охвативший 1327 наведений телескопа. Раньше, опираясь на звёздный каталог Gaia Европейского космического агентства, считалось, что в эти наблюдения попало примерно 288 000 фоновых звёзд. Но когда к тем же данным применили более изощрённую галактическую симуляцию, оценка раздулась до 6,1 миллиона звёзд — примерно в 21 раз больше. Поиск дотянулся не на 10 000 световых лет вглубь Галактики, а на 25 килопарсек (около 81 500 световых лет) — практически до дальней стороны Млечного Пути.

Луиза Мейсон, аспирантка Манчестерского университета из Центра астрофизики Джодрелл-Бэнк, представила в Бирмингеме два связанных доклада. Первый описывал первый в истории обзор техносигнатур с помощью Атакамской большой миллиметровой/субмиллиметровой решётки (ALMA) — самого мощного в мире инструмента на частотах выше 35 ГГц, расположенного на высоте около 5050 метров на плато Чахнантор в Чили. Второй знакомил с новым методом подсчёта звёзд на основе Безансонской модели Галактики — симулятора звёздного населения Млечного Пути, способного оценить полное распределение звёзд вдоль любого луча зрения, включая те, что слишком тусклы, далеки или теряются в гуще звёздных полей для надёжного каталогизирования Gaia.

Ни один из обзоров не обнаружил сигнала внеземной цивилизации. Но оба изменили представление научного сообщества о самом поиске.

У водопоя: полвека на одной частоте

Термин «водопой» вошёл в лексикон SETI в 1971 году. Инженер Барни Оливер придумал его для узкого диапазона между 1,42 и 1,66 гигагерца. Игра слов: водород и гидроксил — две молекулы, образующие воду, — излучают естественные радиосигналы как раз на этих длинах волн. Оливер рассудил, что любая технологически развитая цивилизация опознает эти частоты как универсальное место встречи — подобно тому, как водопой в засушливой саванне притягивает животных. Логика изящная, и она прижилась.

Более 60 лет радио-SETI рыщет в основном в этом диапазоне или рядом с ним. Амбициозные программы последних лет, включая Breakthrough Listen, запущенный в 2016 году на средства инвестора Юрия Мильнера, подняли верхнюю планку поисков примерно до 20 ГГц. Но это всё равно далеко от рабочих частот ALMA, которая перекрывает от 35 до 950 ГГц в десяти частотных полосах. Весь миллиметровый и субмиллиметровый диапазон лежит выше того, что систематически исследует хоть одна действующая программа SETI.

«Десятилетиями поиски SETI концентрировались на сравнительно небольшом участке радиоспектра, — сказала Мейсон на конференции. — Мы хотели спросить: а что будет, если заглянуть куда-то совсем в другое место?»

У приверженности «водопою» есть физическая причина. В промежутке примерно от 1 до 10 ГГц радионебо относительно спокойно: галактическое излучение затухает на высоких частотах, реликтовый фон ещё не доминирует, а земная атмосфера в основном прозрачна. Выше 10 ГГц водяной пар и углекислый газ начинают поглощать приходящие сигналы, и наземные наблюдения резко усложняются. ALMA справляется с этим за счёт высоты: разреженный сухой воздух на 5050 метрах снижает атмосферные помехи. А 66 антенн, чья суммарная собирающая площадь эквивалентна примерно 84-метровой тарелке, дают чувствительность, недостижимую для других инструментов на этих частотах.

Но нет физического закона, обязывающего внеземную цивилизацию вещать на 1,42 ГГц. Ставка на «водопой» отчасти держится на своего рода космическом оптимизме — вере в то, что технологически развитые виды, разделённые миллионами световых лет, независимо сойдутся на одной и той же символической частоте. А отчасти — на прагматике: SETI исторически шла туда, где у радиоастрономии уже были инструменты. Дают ли миллиметровые и субмиллиметровые волны гипотетическим передатчикам иные преимущества — более высокую информационную ёмкость, иное распространение в межзвёздной среде или просто другую условленную точку встречи — остаётся открытым вопросом, который до работы Мейсон никто не проверял эмпирически.

Мы уже рассказывали о том, как SETI засекла три гигантских объекта в 2012 году, чьё прибытие совпало с концом календаря майя — любопытный эпизод, напоминающий, что даже без явных сигналов эта область полна сюрпризов.

Охота за сигналом на 90 ГГц

Мейсон подошла к задаче изобретательно. Вместо того чтобы запрашивать специальное наблюдательное время — дефицитный ресурс на перегруженной установке мирового класса, — она перерыла публичный архив ALMA. Там хранятся данные наблюдений, собранные для совершенно иных астрофизических целей, в основном для изучения звездообразования и химии молекулярных облаков. Такой подход — его иногда называют попутной или оппортунистической наукой — всё чаще встречается в SETI: телескоп и так куда-то смотрит, почему бы не проверить данные на узкополосные всплески?

Сложность на миллиметровых частотах огромна. На 1 ГГц (внутри «водопоя») узкополосный сигнал далёкой цивилизации смещался бы по спектру с максимальной скоростью около ±4 герца в секунду — из-за взаимного движения передатчика и приёмника по орбитам и вокруг осей. На 90 ГГц скорость дрейфа масштабируется пропорционально: ожидаемый максимум — ±400 Гц/с, в сто раз быстрее. Инопланетный сигнал, который аккуратно уместился бы в узкий частотный бин на 1 ГГц, на 90 ГГц размазывается по куда более широкой полосе, требуя изощрённой обработки.

Есть и проблема спектральной путаницы. Диапазон ALMA Band 3, с которым работала Мейсон — с центрами на 90,6 и 93,2 ГГц, — переполнен естественными линиями излучения межзвёздных молекул: угарного газа, циановодорода, диазенилия. Любой поиск искусственных узкополосных сигналов должен отделять их от густого леса природной космической химии.

А ещё — аппаратный разрыв. Существующий коррелятор ALMA не рассчитан на поиск сигналов, дрейфующих со скоростью в сотни герц в секунду. Чтобы справиться с этим, Мейсон разработала собственный алгоритм, способный отслеживать такие быстрые смещения и вылавливать узкополосные компоненты из шума. Её работа — первый практический тест того, может ли SETI вообще работать в этом диапазоне, и хотя сигналов пока не найдено, сам факт, что такой поиск стал возможен, меняет правила игры.