У космосі чимало періодичних і досить складних сигналів цілком природного походження. Це значно ускладнює пошук серед них тих, які можуть надходити від іншопланетних цивілізацій. Однак звичайні світляки можуть підказати, що із цим робити.
Новий погляд на комунікацію іншопланетян
Група науковців, надихаючись принципом комунікації земних світляків, розробила експериментальну модель для виявлення можливих сигналів позаземних цивілізацій на тлі природних радіоімпульсів відомих пульсарів. Модель порівнює гіпотетичні сигнали з сигналами природних джерел, враховуючи при цьому енергетичні витрати. Про це повідомляє сайт Phys.org.
Під час пошуків позаземних сигналів здебільшого шукають те, що нам зараз знайоме, — насамперед радіосигнали, подібні до тих, які ми випромінюємо вже сто років. З 2016 року ініціатива Breakthrough Listen також займається пошуком оптичних лазерних сигналів.
Наш перехід на кабельне телебачення та інтернет робить Землю менш активною в радіодіапазоні, і будь-які іншопланетяни, можливо, також пройшли через подібний короткий період «радіоактивності». Це свідчить про те, що для розпізнавання сигналів розумних іншопланетян в астрономічних даних можуть знадобитися нові парадигматичні рамки, пише група американських науковців у журналі Scientific Reports.
Спалахи світляків надихають на створення моделі іншопланетного сигналу
Зважаючи на проєкт Earth Species Project, у межах якого науковці використовують машинне навчання для вивчення комунікації тварин, дослідники з університетів південного заходу США розробили іграшкову модель — спрощене уявлення складної системи, призначене для висвітлення найважливіших особливостей — щодо виявлення сигналів, натхненну світляками.
У шлюбний сезон світляки створюють послідовності спалахів, зазвичай у сутінках, завдяки хімічному процесу біолюмінесценції, що відбувається у спеціалізованому світловому органі, розташованому на їхньому черевці. Мета цього — шлюбні ігри, під час яких літаючі самці дають про себе знати самкам, що перебувають на землі.
Характеристики миготіння можна змінювати за тривалістю світіння, синхронізацією, кольором, кількістю та частотою повторень, висотою випромінювання та напрямком польоту. Вони варіюються як залежно від виду, так і від географічного регіону.
Науковці на чолі з головним автором Камероном Бруксом з Аризонського державного університету використали статтю 2022 року, авторами якої є Шанталь Нгуєн та інші, в якій досліджувалося, як сигнали спарювання світляків можуть спільно еволюціонувати серед візуального хаосу рою, водночас максимально виділяючись серед інших видів світляків та обмежуючи миготіння для економії енергії. (Миготіння вимагає від світляків енергії, а також створює ризик для них з боку хижаків).
Радіоімпульсні шаблони, що мінімізують фонові сигнали сусідніх пульсарів
Дослідники розробили спрощену модель, яка дозволила створити позаземний сигнал, що максимально відрізняється від фону високоупорядкованих природних сигналів, генерованих пульсарами, при цьому мінімізуючи споживання енергії.
Пульсари — це сильно намагнічені нейтронні зорі, що швидко обертаються і генерують яскраве, регулярне випромінювання у вигляді високоперіодичного променя, що промітає простір. За оцінками, у галактиці Чумацький Шлях їх налічується 100 000, і якщо промінь промітає площину орбіти Землі, ми можемо їх виявити.
Саме таких властивостей можна було б очікувати від сигналів, що надходять від іншопланетного розуму. Тому будь-які розумні іншопланетяни, які прагнуть повідомити про своє місцеперебування за допомогою імпульсного радіопроменя, ймовірно, доклали б зусиль, щоб відрізнятися від сусідніх пульсарів.
Однак модель дослідників призначена не для пошуку буквальних оптичних спалахів, схожих на світло світляків, а для пошуку більш абстрактних структур сигнального шаблону: періоду повторення та тривалості імпульсу. Їхня спрощена модель шукала шаблони, які мінімізували б зважені фонові сигнали сусідніх пульсарів та мінімізували б споживання енергії (сигнальниками, що моделювалися як частинка часу, впродовж якої сигнал залишався увімкненим). Модель «еволюціонувала», щоб оптимізувати компроміс між властивостями сигналу та споживанням енергії.
Перевірка сигналів на тлі пульсарів
Щоб перевірити свою модель, Брукс і його колеги сформували потенційні сигнали, проаналізувавши 3724 пульсари з бази даних Національного телескопічного центру Австралії. Вони розділили профілі імпульсів пульсарів на стани «увімкнено» та «вимкнено», де користувач обирає середню щільність потоку як поріг; профіль, що перевищує цей поріг, отримує значення «1», а той, що нижчий за нього, — «0».
Вони змоделювали гіпотетичні сигнали іншопланетян, генеруючи повторювані радіоімпульсні шаблони, оптимізовані для того, щоб виділятися на тлі природних сигналів пульсарів, з урахуванням обмеження на споживання енергії.
Під час основного експерименту для створення природного фону використали 158 пульсарів, розташованих у межах п’яти кілопарсеків (16 000 світлових років) від Землі, з обмеженнями щодо енергії та частоти 1400 МГц. Ця частота близька до відомої лінії випромінювання водню — 1 420 МГц (довжина хвилі 21 см). Оскільки мікрохвилі здатні проникати крізь пилові хмари, астрономи часто використовують їх для спостережень. Цей діапазон випромінювання могли б обрати й позаземні цивілізації, якби хотіли повідомити про своє існування.
Модель вимірювала, наскільки точно кожен модельований сигнал збігався з фоновими пульсарами, враховуючи при цьому різні фазові зсуви кожного вхідного променя. (Жоден із променів не перекриватиметься з іншими у піках та мінімумах своїх хвильових циклів.) У результаті оптимізації науковці отримали дві структури сигналу: першу — без урахування енергетичних витрат, другу — спільну для всіх перевірених конфігурацій, у яких ці витрати брали до уваги.
Це дослідження, яке є лише концептуальною демонстрацією, підтримує стратегію «спочатку виявлення»: потенційно штучна комунікація може виділятися завдяки її взаємозв’язку з навколишніми сигналами, навіть якщо її зміст може бути для нас незрозумілим. Дослідники вважають, що це доповнить, а не замінить наявні методи SETI.
