Светлячки подсказали новый способ поиска сигналов внеземных цивилизаций
Учёные разработали компьютерную модель, которая позволяет создавать радиоимпульсы, отличающиеся от естественных сигналов пульсаров. В основу разработки легли принципы световой коммуникации светлячков. Такой подход может помочь обнаруживать признаки внеземных цивилизаций даже в тех случаях, когда содержание их возможных сообщений невозможно расшифровать. Пока эффективность метода продемонстрирована только в компьютерном моделировании.
Исследование провела группа американских учёных из Университета штата Аризона и других научных организаций. Авторы работы, среди которых Кэмерон Брукс, Эстель Жанен и Сара Имари Уокер, предложили искать потенциально искусственные сигналы не по сложности или содержащейся в них информации, а по тому, насколько сильно их структура отличается от окружающего естественного радиоизлучения.
Идею исследователям подсказали светлячки. Во время размножения эти насекомые используют последовательности световых вспышек для привлечения партнёров. Продолжительность, частота и интервалы между вспышками различаются у разных видов. Благодаря этому особи могут распознавать нужные сигналы даже среди множества других светящихся насекомых. При этом световые вспышки требуют энергии, поэтому их продолжительность и частота имеют значение для выживания.
Учёные предположили, что похожий принцип может использоваться при межзвёздной связи. Если технологически развитая цивилизация хочет сообщить о своём существовании, ей необязательно передавать сложное закодированное сообщение. Достаточно создать узнаваемую последовательность импульсов, которая будет выделяться на фоне естественных космических источников.
В качестве такого фона исследователи выбрали пульсары — быстро вращающиеся нейтронные звёзды с мощными магнитными полями. Их излучение может наблюдаться в виде регулярных радиоимпульсов, возникающих при прохождении направленного пучка излучения через линию зрения наблюдателя. Подобные сигналы отличаются высокой периодичностью и по некоторым характеристикам напоминают искусственные радиопередачи.
Для построения модели специалисты использовали сведения о 3724 пульсарах из каталога Австралийского национального телескопического центра ATNF. В основном эксперименте они сформировали фон из 158 пульсаров, расположенных в пределах пяти килопарсеков от Земли, что соответствует приблизительно 16 тысячам световых лет.
Расчёты проводились для радиочастоты 1400 мегагерц с пороговой плотностью потока излучения 1 миллиянский. Выбранная частота близка к линии нейтрального водорода на 1420 мегагерц, которая давно представляет интерес для программ поиска внеземного разума SETI.
Сигналы пульсаров представили в виде последовательностей двух состояний — наличия и отсутствия радиоимпульса. Затем компьютерная модель подбирала период повторения и продолжительность импульсов гипотетического искусственного передатчика. Основная задача заключалась в том, чтобы получить последовательность, максимально отличающуюся от сигналов окружающих пульсаров.
Одновременно алгоритм учитывал энергетические затраты на передачу. Чем большую часть времени передатчик излучает радиоволны, тем выше предполагаемый расход энергии. Модель искала компромисс между заметностью сигнала и продолжительностью работы передатчика.
В результате исследователи получили две основные структуры искусственных сигналов. Когда энергетические затраты не ограничивались, оптимальная последовательность содержала более продолжительные импульсы. При введении энергетических ограничений модель выбирала значительно более короткие импульсы, сохраняя их отличие от естественного радиоизлучения.
Полученные результаты показали, что потенциальная искусственная передача не обязательно должна обладать сложной структурой. Даже простая периодическая последовательность может выделяться среди природных источников благодаря сочетанию продолжительности импульсов и интервалов между ними.
Разработанная модель пока остаётся концептуальной. Учёные не обнаружили реальных сигналов внеземных цивилизаций и не проверяли метод на подтверждённых искусственных межзвёздных передачах. Кроме того, расчёты учитывали ограниченный набор характеристик радиоимпульсов и упрощённую оценку энергетических затрат.
Предложенный подход может дополнить существующие методы SETI, которые ориентированы на поиск узкополосных радиосигналов, необычных закономерностей и других возможных признаков технологической деятельности. Вместо обязательной расшифровки сообщения исследователи предлагают анализировать, насколько его структура отличается от естественного космического фона.
Исследование в журнале Scientific Reports.