Радиотелескопы прослушали планету K2-18b и не нашли следов цивилизации

В поисках ответа на вопрос, одни ли мы во Вселенной, ученее обращают свой взгляд к далеким экзопланетам. Среди множества открытых миров особое место занимает K2-18b, планета в созвездии Льва, удаленная от нас на 124 световых года. Она привлекла пристальное внимание астрономов не просто так: этот мир, вращающийся вокруг красного карлика, находится точно в обитаемой зоне своей звезды. Но самым интригующим стали данные космического телескопа Джеймс Уэбб, которые указали на присутствие в его атмосфере углекислого газа и метана. Это идеально вписывается в теорию о так называемых планетах-океанах, где плотная водородная оболочка укрывает глобальный океан жидкой воды. Для ученых из области SETI, занимающихся поиском внеземного разума, K2-18b стал целью первостепенной важности, что побудило их направить на эту систему два самых мощных радиотелескопа в мире.

Результаты этого масштабного наблюдения, изложенные в недавней статье на сервере препринтов arXiv, одновременно обнадеживают и заставляют задуматься. Исследование показало, что, несмотря на множество зарегистрированных сигналов, планета хранит молчание, по крайней мере в том диапазоне, который доступен нашим технологиям.

Ни одного искусственного узкополосного радиосигнала, который можно было бы сравнить с земными технологиями, обнаружить не удалось. Для сбора данных были задействованы два телескопа: Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) в Нью-Мексико и радиотелескоп MeerKAT в Южной Африке. Сама по себе их совместная работа в рамках одной кампании является событием экстраординарным, подчеркивающим важность поставленной задачи.

Однако в современной радиоастрономии решающую роль играет не только железо, но и программное обеспечение, тот самый конвейер обработки данных, о котором говорят астрономы. Основная проблема заключается в том, что подавляющее большинство сигналов, улавливаемых телескопами, имеют земное происхождение. Это разнообразные помехи от спутников, радаров и прочей техники. Поэтому ключевым элементом стали передовые алгоритмы фильтрации, такие как система Commensal Open-Source Multi-Mode Interferometer Cluster для VLA и Breakthrough Listen User Supplied Equipment (BLUSE) для MeerKAT. Эти сложнейшие программные комплексы призваны отделить потенциальный сигнал инопланетной цивилизации от шума современной техносферы Земли.

Логика этой фильтрации, разработанная учеными, включала в себя несколько жестких ограничений. Прежде всего, была применена маскировка радиочастотных помех: исследователи просто отсекли все данные, попадающие в частотные диапазоны, которые заведомо переполнены земными сигналами. Если бы гипотетические инопланетяне вели передачу на этих частотах, нам бы пришлось строить обсерваторию на обратной стороне Луны, чтобы их услышать.

Далее в дело вступил анализ эффекта Доплера. Любой сигнал, проходящий через космос, неизбежно меняет свою частоту из-за взаимного движения планет. Сигналы, лишенные этого доплеровского смещения, безжалостно отбраковывались, так как с огромной вероятностью исходили с Земли. Самым спорным, но необходимым шагом стало исключение всех сигналов с отношением сигнал/шум ниже 10 и выше 100. Это позволило убрать как слишком слабые, так и аномально мощные помехи, но исследователи отдают себе отчет, что таким образом можно отсечь и слабый внеземной сигнал, если он существует.

Для дополнительной проверки использовался многолучевой анализ. Телескопы формировали несколько лучей одновременно: один был нацелен прямо на K2-18b, а другие смотрели в пустые участки неба. Подлинный сигнал от планеты должен был появиться только в первом луче, в то время как земные помехи с равной вероятностью попадали бы во все сразу. Последний возможный фильтр, связанный с исчезновением сигнала во время прохождения планеты за звездой, не потребовался, так как за время наблюдений такого транзита не произошло.

В итоге, несмотря на миллионы зафиксированных сигналов, ни один из них не прошел сквозь это строгое сито. В узкополосном радиоспектре K2-18b не было обнаружено никаких признаков техносигнатур. На первый взгляд это может показаться разочарованием, однако для науки это важнейший результат. Проведя сканирование и не найдя ничего, ученые смогли установить так называемые верхние пределы. Если в системе K2-18b и существует цивилизация, то мощность ее предполагаемого передатчика не превышает мощности разрушенного радиотелескопа Аресибо. Иными словами, если там и есть разумная жизнь, она «не кричит» о своем существовании на той громкости, которую мы способны услышать.

Самым же ценным итогом работы стало подтверждение эффективности созданной системы фильтрации. Вручную обработать миллионы сигналов с двух телескопов было бы физически невозможно. Теперь, когда в строй вступят еще более мощные инструменты, такие как Square Kilometer Array, отработанные алгоритмы будут готовы к анализу колоссальных объемов данных. Сегодня K2-18b молчит, но исследователи продолжают совершенствовать методы наблюдения, чтобы не пропустить тот момент, если однажды эта далекая планета решит заговорить с нами.