Есть ли инопланетяне на гикеанском мире K2-18b? Астрономы прислушались

Если вы следили за исследованиями экзопланет последние пару лет, вы определенно слышали о K2-18b. Расположенная в 124 световых годах от нас в созвездии Льва, эта планета привлекла огромное внимание, поскольку находится прямо в обитаемой зоне своей звезды-красного карлика, а измерения космического телескопа Джеймса Уэбба показывают, что ее атмосфера богата углекислым газом и метаном. Это один из главных кандидатов в так называемые "гикеанские" миры — планеты, где толстая водородная атмосфера покрывает глобальный океан жидкой воды.

Это настолько интригующая цель для исследователей из проекта SETI (Поиск внеземного разума), что они направили два самых мощных радиотелескопа в мире на наблюдение системы K2-18b. Недавняя статья, доступная на сервере препринтов arXiv, показывает, что, скорее всего, с планеты не исходит искусственных узкополосных радиосигналов, сопоставимых с нашим уровнем технологий, несмотря на миллионы потенциальных попаданий.

Два телескопа — одна цель

Для сбора необходимых данных были задействованы не только комплекс Карла Янски Very Large Array (VLA) в Нью-Мексико, но и радиотелескоп MeerKAT в Южной Африке. Это два самых мощных радиотелескопа на планете, и их скоординированная работа в рамках одной наблюдательной кампании — событие исключительно редкое.

Но для этой работы важна была не только физическая аппаратура. "Конвейер данных", как астрономы называют программные фильтры и логику, обрабатывающие собранную информацию, имеет не меньшее значение, особенно в радиоастрономии. Земные сигналы являются источником подавляющего большинства радиосигналов, улавливаемых этими телескопами. Передовые алгоритмы фильтрации — такие как система Commensal Open-Source Multi-Mode Interferometer Cluster, использованная на VLA, и система Breakthrough Listen User Supplied Equipment (BLUSE) на MeerKAT — являются критически важными компонентами любой современной программы радиоастрономических наблюдений.

Пять уровней фильтрации

Однако логика этой фильтрации по-прежнему остается ответственностью людей. В статье описаны пять различных ограничений, наложенных на данные для отсеивания потенциальных техносигнатур инопланетян.

Первым был RFI-маскинг — по сути, удаление всех данных о сигналах, попадающих в частотные диапазоны, заведомо сильно загрязненные земными помехами. Если инопланетяне "разговаривают" на этих каналах, для их приема потребуются другие методы — например, радиотелескоп на обратной стороне Луны.

Эффекты Доплера — подобные изменению звука сирены приближающейся или удаляющейся машины скорой помощи — еще более выражены, когда сигнал проходит между планетами. Любой сигнал, практически не имеющий доплеровского сдвига, отсеивался сразу, поскольку мог исходить только с Земли.

Возможно, самым спорным логическим фильтром стало исключение всех сигналов с отношением сигнал/шум менее 10 или более 100. Хотя это устраняло чрезвычайно слабые ложные срабатывания, а также сильные инструментальные артефакты, обычно наблюдаемые только на одной антенне, это также могло отсеять относительно слабые реальные сигналы.

Еще один метод фильтрации — многолучевой анализ. В этом случае телескопы формировали когерентные "лучи" в небе: один был направлен прямо на K2-18b, другой — в другую область. Сигнал, исходящий от экзопланеты, должен был появиться только в луче, направленном непосредственно на нее, в то время как земные помехи проникают в несколько лучей одновременно.

Последняя проверка — транзитная фильтрация — не потребовалась из-за сроков наблюдения. Любой сигнал, исходящий от K2-18b, должен исчезать, когда планета проходит за своей звездой, но поскольку за время наблюдения такого "вторичного транзита" не произошло, необходимость в такой фильтрации отпала.

Молчание в эфире

Короче говоря, несмотря на миллионы потенциальных сигналов за время наблюдения, ни один не прошел через эти фильтры. Никаких определенных техносигнатур в узкополосном радиодиапазоне от K2-18b обнаружено не было. Хотя это может звучать разочаровывающе, именно так и должна развиваться наука. Тщательно просканировав планету и не найдя ничего, исследователи смогли установить "верхние пределы" мощности передатчика в этой системе — по мощности это эквивалентно разрушенному Аресибскому радару в Пуэрто-Рико. Если там и существует цивилизация, она определенно не "кричит" нам с помощью чего-то более мощного, чем радиотелескоп такого уровня.

Главный результат

Однако, возможно, самый важный результат — это успешная проверка концепции их автоматизированной системы фильтрации. Обработка миллионов сигналов, обнаруженных двумя телескопами, вручную была бы практически невозможна. Поэтому, когда в строй вступят еще более крупные радиотелескопы, такие как Square Kilometer Array, эти методы будут готовы помочь новым обзорам осмыслить массу собранных данных. K2-18b, возможно, сегодня молчит, но мы продолжаем совершенствовать свое умение слушать — если однажды она все же начнет говорить с нами.