У безмежному космосі існує безліч періодичних та досить складних сигналів, що мають природне походження. Це істотно ускладнює виявлення тих сигналів, які можуть бути викликані діяльністю позаземних цивілізацій. Проте звичайні маяки можуть дати корисні підказки щодо того, як впоратися з цим викликом.
Оригінальний підхід до взаємодії з інопланетянами.
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.
Коли ведеться пошук сигналів з інших світів, зазвичай фокусуються на тих формах, які є нам відомими — в основному, на радіосигналах, схожих на ті, що ми самі випромінюємо протягом останнього століття. З 2016 року програма Breakthrough Listen також розширила свої дослідження, включивши в них пошук 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
В рамках проєкту Earth Species Project, де науковці застосовують машинне навчання для аналізу комунікації тварин, команда дослідників із південно-західних університетів США створила іграшкову модель. Це спрощене уявлення складної системи має на меті підкреслити ключові особливості виявлення сигналів, черпаючи натхнення з поведінки світляків.
У період шлюбних ритуалів світляки викликають вражаючі спалахи світла, зазвичай вранці або ввечері, завдяки хімічній реакції біолюмінесценції, що відбувається в особливих світлових органах на їхньому черевці. Ці спалахи слугують для залучення самок, які знаходяться на землі, під час шлюбних ігор, де літаючі самці намагаються привернути увагу потенційних партнерок.
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.
Група науковців під керівництвом головного автора Камерона Брукса з Аризонського державного університету проаналізувала дослідження, опубліковане у 2022 році Шанталь Нгуєн та іншими, яке розглядало еволюцію сигналів спарювання світляків у контексті візуального хаосу рою. Вони дослідили, як ці сигнали можуть виділятися серед інших видів світляків, одночасно зменшуючи частоту миготіння для економії енергії, оскільки миготіння потребує витрат енергії і підвищує ризик бути поміченими хижаками.
Радіоімпульсні шаблони, що мінімізують фонові сигнали сусідніх пульсарів
Вчені створили спрощену модель, яка дала змогу генерувати позаземний сигнал, що значно відрізняється від фону добре організованих природних сигналів, які виходять від пульсарів, при цьому зменшуючи витрати енергії до мінімуму.
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 такі характеристики можна було б сподіватися виявити у сигналах, що приходять від позаземного інтелекту. Отже, будь-які розумні істоти з інших планет, які прагнуть повідомити про своє існування через імпульсний радіосигнал, напевно, вжили б заходів, щоб виділитися на фоні 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.
Аналіз сигналів на фоні пульсарів.
Для перевірки своєї моделі Брукс і його команда створили потенційні сигнали, досліджуючи 3724 пульсари з бази даних Національного телескопічного центру Австралії. Вони класифікували профілі імпульсів пульсарів на два стани: "активний" і "неактивний". Користувач встановлює середню щільність потоку як порогове значення; профіль, що перевищує це значення, отримує маркування "1", а той, що нижчий за нього, позначається як "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.
У ході основного експерименту для формування природного фону було використано 158 пульсарів, які знаходяться на відстані до п'яти кілопарсеків (близько 16 000 світлових років) від нашої планети. Вибір був обмежений за енергією та частотою, зосередившись на 1400 МГц. Ця частота близька до так званої водневої лінії випромінювання, що становить 1 420 МГц (довжина хвилі 21 см). Оскільки мікрохвилі здатні проходити через пилові хмари, астрономи часто використовують цей метод для спостережень за космосом. Цей діапазон випромінювання міг би також бути обраний позаземними цивілізаціями, як засіб для комунікації про своє існування.
Модель проводила оцінку точності збігу кожного з імітованих сигналів з фоновими пульсарами, при цьому враховуючи різні фазові зсуви для кожного входу. (Жоден з променів не перетинався з іншими на піках і мінімумі своїх хвильових циклів.) В результаті оптимізації дослідники отримали дві варіації сигналу: першу — без врахування енергетичних витрат, і другу — загальну для всіх протестованих конфігурацій, де ці витрати були враховані.
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.
#
