Россия присоединяется к изучению сигналов из космоса

Сергей Трушкин, астроном из Специальной астрофизической обсерватории РАН, рассказал о том, почему ученые заинтересовались загадочными быстрыми радиовспышками, так называемыми радиосигналами инопланетян, и объяснил, как российский телескоп РАТАН-600 получил уникальный шанс раскрыть их сущность.  

"Учитывая наши скромные возможности, ожидаем, что удастся зафиксировать в лучшем случае от трех до пяти подобных вспышек за год наблюдений. С другой стороны, даже если мы сможем найти хотя бы одно событие на частотах, где ведутся поиски, это радикально поменяет понимание природы данных сигналов", — заявил Трушкин, выступая на ежегодной конференции "Астрофизика высоких энергий" в стенах ИКИ РАН в Москве.

Зов космоса

Впервые о существовании таинственных вспышек радиоизлучения (fast radio-burst, FRB), случайно открытых во время наблюдений за радиопульсарами при помощи телескопа Паркс (Австралия), астрономы заговорили в 2007 году.

"Почему мы не находили эти явления 50 лет назад, когда появились первые радиотелескопы? Проблема заключалась в том, что у наших предшественников не было столь качественной радиоаппаратуры, которая существует сегодня. Они были открыты при помощи Паркс только после обновления его детекторов, позволивших первооткрывателям понять, что эти сигналы являются не помехами, родившимися на Земле, а вспышками из далеких галактик", — отмечает ученый.

В последующие годы удалось найти следы еще девяти подобных всплесков. Сравнение показало, что они могут иметь искусственное происхождение и даже потенциально быть сигналами внеземных цивилизаций из-за необъяснимой периодичности в структуре.

Весной прошлого года выяснилось, что источником одной из таких FRB-вспышек была эллиптическая галактика, расположенная в шести миллиардах световых лет от Млечного Пути, и это заставило ученых заключить, что подобные всплески рождаются в ходе слияния нейтронных звезд или других компактных объектов, превращающихся в черную дыру.

Данная теория потерпела сокрушительное поражение в марте 2016 года. Используя тот же Паркс, канадские исследователи обнаружили, что одна из самых первых найденных вспышек — всплеск FRB 121102 — повторно возникла в той же точке в созвездии Возничего, где была найдена шесть лет назад.

Сергей Трушкин, астрофизик из САО РАН

Как рассказывает Трушкин, это сразу отсекло большую часть теорий, в которых прародителем FRB-вспышек выступали различные космические катаклизмы — формирование или слияние черных дыр, пульсаров и других компактных объектов, которые могут происходить лишь один раз.

Необычные свойства этих радиовсплесков, не позволяющие связать их ни со взрывами сверхновых, ни со слияниями черных дыр или пульсаров, заставили ученых задуматься о более экзотических вариантах рождения подобных "сигналов инопланетян". К примеру, некоторые астрофизики полагают, что их могут порождать распады аксионов, сверхлегких частиц темной материи, экзотические космические "струны", а также взрывы микроскопических черных дыр.

Летом прошлого года к этим наблюдениям присоединилась Россия, которая обладает одним из самых известных и старых отечественных телескопов РАТАН-600. Он находится в Специальной астрофизической обсерватории РАН в станице Зеленчукской. Уникальные свойства телескопа, как надеются Трушкин и его единомышленники, помогут прояснить природу этих сигналов и окончательно доказать, к примеру, что их не могут производить "обычные" пульсары.

"Сейчас число теорий, объясняющих подобные всплески, заметно превышает число этих явлений, известных науке. Мы — наблюдатели и экспериментаторы — больше заинтересованы в открытии событий и получении новых данных, которые наши коллеги-теоретики могут использовать для того, чтобы создавать свои теории", — продолжает Трушкин.

Две ключевые особенности "радиосигналов пришельцев", как отмечает ученый, — их высокая яркость и чрезвычайно низкая продолжительность — позволяют обойти главный недостаток РАТАН-600 — неспособность сколь-нибудь продолжительно следить за одной точкой на небе.

Во время наблюдений за FRB российский телескоп будет сканировать все ночное небо, следя за каждым его сегментом на протяжении очень небольшого времени. Это позволит, несмотря на скромный угол зрения РАТАН, покрыть достаточно большую область неба, которая будет всего в четыре раза меньше, чем аналогичный показатель для телескопа Паркс.

"Мы долго думали, какую частоту выбрать для этих наблюдений, и остановились на значении в 4,7 гигагерца. Все остальные всплески были обнаружены на частотах в 1,4 гигагерца и менее, но для таких наблюдений нужны достаточно дорогие установки, на которые у нас просто нет денег. Высокие частоты, в свою очередь, позволяют сократить число каналов, необходимых для ведения наблюдений, и позволяют нам выйти в ту область, на которых FRB никто раньше не наблюдал", — продолжает Трушкин.

Последний вагон космического поезда

По его словам, эти наблюдения фактически являются "хобби" для сотрудников обсерватории — их будут вести на западном секторе кольца РАТАН-600, ранее законсервированного, а также при помощи четырех резервных детекторов, наборов фильтров и прочей радиоаппаратуры, которая была закуплена в докризисные годы и не использовалась.

"Мы вели предварительные переговоры с фондом Юрия Мильнера, поддерживающим подобные инициативы, однако ничем существенным они не закончились. С другой стороны, нам нужны небольшие деньги, примерно 30 тысяч долларов, чтобы удвоить число детекторов и значительно повысить вероятность обнаружения новых вспышек", — отметил ученый.

Как отмечает астроном, российские ученые сфокусируют свои усилия на наблюдениях за той частью неба, где находится FRB 121102. Повторяющийся характер вспышек, как надеются Трушкин и его единомышленники, повысит шансы РАТАН-600 на обнаружение хотя бы одного подобного явления и позволит изучить его на длинах волн, недоступных для других радиотелескопов.

Работу обновленного РАТАН-600 ученые уже проверили на двух объектах — на одном из самых ярких пульсаров, расположенных в нашей Галактике, а также попытавшись обнаружить FRB 121102. По словам Трушкина, в августе этого года его команда "поймала" сигнал, исходящий из той же точки, что и этот повторный всплеск.

Радиотелескоп РАТАН-600 в Специальной астрофизической обсерватории РАН

Пока нет уверенности в том, что удалось зафиксировать FRB-вспышку, так как в тот момент времени телескоп еще не был полностью настроен. Поэтому астрономам не удалось определить расстояние до "сигнала инопланетян" и вычислить его точные координаты.

С другой стороны, две другие радиообсерватории — телескопы GBT в США и WSRT в Голландии — зафиксировали повторный всплеск FRB 121102 примерно в то же самое время, что подтверждает гипотезу российских ученых.

"Эти наблюдения коллег и наши предварительные данные говорят о том, что FRB 121102 является не просто переменным и повторяющимся источником. Он может испускать подобные импульсы своеобразными очередями. Иными словами, он способен породить несколько вспышек за один месяц, а затем "замолчать" на неделю, месяц или условную тысячу дней", — рассказывает Трушкин.

По его словам, сегодня главной проблемой для РАТАН-600 является время. Пока подобные наблюдения может вести только российский телескоп, однако эти же частоты станут доступными для мегателескопа SKA, постройка которого начнется в ЮАР в следующем году.

"SKA и канадский проект CHIME, как ожидают их участники, будут находить десятки подобных вспышек каждый день. Пока они еще не введены в строй, у нас есть возможность внести уникальный вклад в изучение FRB-вспышек благодаря высоким частотам, на которых мы работаем, и хоть как-то конкурировать на международном уровне", — заключает астроном.