Астрономы поймали сигнал из космоса: пришельцы или помеха?

На юге Китая, в естественном горном кратере, спрятана пятисотметровая радиотелескопическая чаша FAST. Это самый большой в мире однозеркальный радиотелескоп. Именно им астрономы просканировали 33 планетные системы. Почти все результаты были предсказуемо пустыми, но узкополосный радиосигнал, пришедший со стороны красного карлика K2-155 (238 световых лет от нас), однозначно выбился из общего ряда. Он вообще не походил на обычную помеху. Так кто же вышел в эфир на частоте 1148,4167 мегагерца: далекая цивилизация или наша собственная аппаратура?

Как вообще отличить чужой передатчик от звезды?

Вопрос о том, одиноки ли мы во Вселенной, звучит философски, а вот вопрос о том, сумеем ли мы кого-то найти, вполне технический. У нас есть свои технологии, и мы примерно представляем, как они выглядят в радиодиапазоне. Мы также неплохо изучили звезды и прочие космические объекты и теперь знаем, какие сигналы рождают естественные астрофизические процессы.



Природа шумит широко. Радиоизлучение естественных источников обычно размазано по большому диапазону частот, и именно это выдает его происхождение. А вот узкополосный сигнал сконцентрирован в очень тесном участке спектра, и такое почти невозможно сделать без специального передатчика.


— пишет группа астрономов под руководством Зи-Ци Ли из Пекинского педагогического университета.

Статья недавно опубликована в авторитетном научном издании The Astronomical Journal.

Вторая подсказка — это движение сигнала по частоте. Передатчик на поверхности далекой планеты не будет держаться «на одной ноте»: планета вертится вокруг своей оси и летит по орбите, и эффект Доплера постепенно смещает частоту, создавая характерный дрейф. Поэтому сигнал, который одновременно узкий и плывущий, автоматически попадает в разряд особо интересных и требует куда более тщательной проверки.

Но проблема в том, что мы мастерски мешаем себе. Земля буквально кишит радиоизлучением нашего собственного производства: спутники, самолеты, системы связи, навигационная техника и даже микроволновки создают помехи, которые портят астрономические наблюдения. Часть этого мусора выглядит обидно похожей на то, что ищут участники проекта SETI.

Телескоп с 19 глазами и сито-алгоритм

Именно этот клубок и решили распутать китайские исследователи. Они взяли наблюдения сферического радиотелескопа с пятисотметровой апертурой, он же FAST, и придумали новый способ просеивать гигантские массивы радиоданных в поисках узкополосных дрейфующих сигналов, отбрасывая шум.

Сами наблюдения новыми не были. Еще в 2021 году FAST прошелся по 33 экзопланетным системам в рамках прежних кампаний по поиску внеземного разума. Ли и его коллеги вернулись к этому архиву с новым поисковым алгоритмом, задача которого — вытащить перспективные сигналы и, что важнее, отсеять земных двойников.



У FAST для такой работы есть хитрый козырь. Его приемник L-диапазона смотрит на небо сразу 19 отдельными лучами. Центральный луч нацеливают на выбранную звезду, а остальные 18 в тот же момент следят за соседними участками неба. Логика простая: если сигнал приходит сразу в несколько лучей, то есть как бы из разных мест на небе, он почти наверняка земной. А вот если он виден только в луче, направленном на цель, его пропускают дальше.

Дальше в дело вступает машинное обучение. Алгоритм использует математический метод под названием вейвлет-анализ, чтобы выцепить слабые узоры из зашумленных данных. Его натренировали узнавать характерные следы узкополосных сигналов, которые дрейфуют по частоте, а затем дополнительные проверки отбрасывали кандидатов, похожих на наземные источники.

Сигнал, который прошел все три проверки

Первый прогон выдал 139 127 обнаружений — цифра, от которой опускаются руки. После нескольких кругов фильтрации и отсева помех из этого океана осталось всего два сигнала, которые авторы сочли достойными отдельного разговора.

Один пришел со стороны звезды Кеплер-438, но его уже видели в прежнем анализе и в итоге записали в помехи земного происхождения. Второй был новым, и он всплыл в очень удачном месте. K2-155 — красный карлик с тремя известными экзопланетами, похожими на Землю. Самая далекая из них имеет радиус в 1,6 раза больше земного и лежит близко к обитаемой зоне, где жидкая вода на поверхности не замерзает и не испаряется.

В глубине данных FAST по этой системе и обнаружился NBS 260108. Он был узким, он дрейфовал по частоте, и он появлялся только в том луче, который смотрел прямо на K2-155. Все три условия для «кандидата на техносигнатуру» выполнены.



Радость оказалась недолгой. Сигнал ярко проявился лишь в одном поляризационном канале, а похожие всплески на близких частотах попадались во время наблюдений трех других звезд. Такая картина указывает на земные или инструментальные помехи, хотя точный источник команда так и не вычислила. Сейчас NBS 260108 висит в статусе неклассифицированного, и земное либо приборное происхождение выглядит более правдоподобным, чем внеземное.

Что же дальше?

Даже если в эфире снова оказались только мы сами, работа не пропала: метод отбора стал строже, а будущие поиски благодаря ему пойдут быстрее и чище. И стоит помнить: люди готовят еду примерно 300 000 лет, а всматриваться в небо в поисках чужих технологий научились лишь в прошлом веке. Приемники у нас пока совсем молодые.