Безмолвный океан: Самые мощные радиотелескопы Земли вслушивались в планету K2-18b, но не уловили ни звука

За последние пару лет мир астрономии пережил настоящий бум интереса к далекой экзопланете K2-18b, уютно расположившейся в 124 световых годах от нас, в созвездии Льва. Она стала настоящей знаменитостью не из-за красивых снимков, а благодаря уникальному стечению обстоятельств. Эта планета вращается в «зоне Златовласки» — идеальном поясе вокруг тусклого красного карлика, где не слишком жарко и не слишком холодно для существования жидкой воды. Но главная сенсация пришла от космического телескопа Джеймса Уэбба: в ее плотной, богатой водородом атмосфере обнаружились явные следы углекислого газа и метана. Именно такой химический коктейль рисует портрет так называемого «гицеанского» мира — глобального океана, укрытого теплым одеялом атмосферы.

Для исследователей из проекта SETI (поиска внеземного разума) K2-18b — это не просто экзопланета, это вызов, написанный крупными буквами. Есть ли кто-то в этом бескрайнем океане, кто тоже смотрит на звезды? Чтобы получить ответ, ученые решили действовать наверняка. Они нацелили на систему K2-18b сразу два гиганта радиоастрономии: сверхчувствительный комплекс VLA (Very Large Array) в пустыне Нью-Мексико и его южноафриканского собрата — обсерваторию MeerKAT.

Как сообщается в новой статье на сервере препринтов arXiv, результаты этой беспрецедентной «прослушки» оказались нулевыми. Несмотря на обработку миллионов радиосигналов, искусственного узкополосного «писка», похожего на тот, что генерируем мы сами, зафиксировать не удалось. Но прежде чем разочаровываться, стоит заглянуть за кулисы этого поиска — это детективная история высочайшего уровня.

Как услышать иголку в стоге сена?

Проблема современной радиоастрономии не в недостатке сигналов, а в их безумном изобилии. Наши собственные телевидение, радары и спутники забивают эфир помехами, которые в тысячи раз громче любого потенциального «зова» из космоса. Именно поэтому для обработки данных с VLA и MeerKAT использовались не только сами тарелки, но и уникальные программные «мозги» — системы-фильтры (COSMIC на VLA и BLUSE на MeerKAT).

Ученым пришлось выступить в роли строгих цензоров, применив к данным пять безжалостных логических ограничений, чтобы отсеять все лишнее:

1. Цифровое зашумление: В первую очередь под нож пошли все частоты, которые мы сами используем для связи на Земле. Увы, если инопланетяне решили бы кричать на волнах нашего радио или Wi-Fi, для нас это было бы просто шумом в собственной квартире.
2. Эффект Доплера: Вспомните, как меняется звук сирены проезжающей мимо машины. Если планета движется, а мы стоим на месте (вернее, вращаемся вместе с Землей), частота сигнала должна неизбежно «плыть». Сигналы с абсолютно стабильной частотой были отметены сразу — это верный признак того, что источник находится где-то по соседству с телескопом.
3. Порог чувствительности: Исследователи рассматривали только сигналы, чья мощность попадала в определенный диапазон. Слишком тихие — скорее всего, ошибка приборов. Слишком громкие — почти наверняка сбой в работе одной из антенн. Конечно, есть риск отсеять слабый, но реальный сигнал, но наука требует чистоты эксперимента.
4. Метод «перекрестного прицела»: Телескопы формировали два луча: один был намертво нацелен на K2-18b, а второй смотрел чуть в сторону. Если бы сигнал был подлинным, он попал бы только в «целевой» луч. Если же он мелькал в обоих — это просто очередной «шумовой мусор» с Земли.
5. Тест на затмение: Идеальным доказательством было бы исчезновение сигнала в тот момент, когда планета прячется за своей звездой. Но наблюдения проводились в неподходящее время, и этого транзита не случилось.

Тишина, которая говорит о многом

Итог: миллионы кандидатов, ноль подтверждений. K2-18b хранит радиомолчание. Но означает ли это, что там никого нет? Вовсе нет. Этот нулевой результат — важнейший вклад в науку.

Во-первых, ученые смогли установить так называемый «верхний предел». Если в системе K2-18b и есть передатчик, то по мощности он не превышает наш легендарный разрушенный радиотелескоп Аресибо. То есть цивилизация, если она там и существует, либо не пользуется радио для межзвездной связи, либо ее сигнал слишком слаб, чтобы мы его услышали на таком расстоянии.

Во-вторых, и это, пожалуй, главное, — ученые блестяще подтвердили работу своих автоматических систем фильтрации. Вручную обработать миллионы сигналов попросту невозможно. Сегодня мы «не услышали» K2-18b, но завтра, когда в строй вступит чудовищно мощный телескоп Square Kilometer Array (SKA), эти натренированные алгоритмы будут готовы. Среди миллионов помех они смогут наконец различить тот самый единственный сигнал, который будет означать, что мы во Вселенной не одни.

Пока же мы просто учимся лучше слушать. И тишина K2-18b — это не разочарование, а важный шаг в этом умении.