Чтение онлайн

В начале 1990-х годов поиск искусственных инфракрасных источников на расстоянии до 80 световых лет, проведенный Дзюном Дзюгаку и Сиро Нисимуро, не обнаружил правдоподобных сигнатур[166] от сфер Дайсона. Несколько лет спустя поиск на частоте 203 ГГц 17 звезд, известных избыточным инфракрасным излучением, не выявил ничего необычного.[167] В 2009 году Ричард Кэрриган провел[168] анализ исторического каталога IRAS. (Инфракрасный астрономический спутник, или IRAS, был одной из самых важных спутниковых миссий 1980-х годов и первой космической обсерваторией, обследовавшей все небо в инфракрасном диапазоне.) Из более чем 250 000 объектов IRAS лишь немногие были хоть сколько-нибудь правдоподобными кандидатами в сферы Дайсона; последующие наблюдения 16 наименее неправдоподобных кандидатов с помощью радиотелескопов не выявили ничего интересного. Джейсон Райт и его коллеги[169] ищут в базах данных более поздних и более чувствительных спутниковых наблюдений — тех, что были получены с помощью Широкоугольного инфракрасного обзорного исследователя WISE и Космического телескопа Спитцера — для поиска отработанного тепла от инопланетных технологий. Их поиск позволит им установить пределы активности любых цивилизаций KIII; например, они могут искать «пузыри Ферми» — участки галактики с высоким инфракрасным излучением, что может быть возможным признаком цивилизации, преобразующей свое галактическое окружение.

Конечно, из отрицательных результатов на сегодняшний день мы не можем сделать вывод, что в окрестностях Солнца нет ВЦ; цивилизации могли решить не строить здесь сферы Дайсона по разным причинам. Кроме того, действительно продвинутые цивилизации — как указал Марвин Мински[170] — сочли бы излучение при любой температуре выше температуры реликтового излучения 2,7 К расточительным. Возможно, ВЦ, достаточно продвинутая, чтобы построить сферу Дайсона, достаточно продвинута, чтобы выжать каждую последнюю каплю полезной работы из излучения звезды, оставляя отработанное тепло при нескольких кельвинах. Возможно, сферы Дайсона распространены, но мы должны искать их, ища точки в пространстве, которые обладают небольшим превышением температуры над микроволновым фоном?

В 1980 году Уитмайр и Райт привели еще один пример того, как непреднамеренные маяки могут передаваться[171] электромагнитным излучением. Они спросили, что произойдет, если цивилизация будет использовать реакторы деления в качестве источника энергии в течение длительных периодов времени. Одной из проблем реакторов деления является необходимость безопасной утилизации радиоактивных отходов. И один из предложенных методов утилизации — запуск их на Солнце (хотя я, например, не был бы в восторге от перспективы иметь тонны радиоактивных отходов, установленных на химической ракете). Если бы ВЦ использовала свою звезду как свалку для радиоактивных отходов, то спектр звезды мог бы демонстрировать характеристики, которые нельзя было бы легко интерпретировать как естественные. Например, если бы мы увидели звездный спектр, содержащий большие количества элементов празеодима и неодима, то наш интерес был бы привлечен. Более того, изменение в спектре не было бы кратковременным мерцанием; спектральные доказательства их политики утилизации ядерных отходов были бы видны миллиарды лет. (Цивилизация могла бы даже намеренно изменить спектр своей звезды таким образом, чтобы создать маяк. Эту возможность впервые предположил Дрейк. Другой метод использования своей родной звезды в качестве маяка был предложен Филипом Моррисоном: поместить большое облако мелких частиц на орбиту вокруг звезды таким образом, чтобы облако перекрывало свет звезды для наблюдателя, находящегося в плоскости орбиты облака. Переместите плоскость облака, и удаленный наблюдатель увидит, как звезда вспыхивает и гаснет. Переменные звезды естественным образом меняют яркость, но если бы звезда вспыхивала по шаблону, представляющему простые числа, например, то удаленный наблюдатель мог бы быстро исключить естественное явление.[172] Прелесть этого подхода с точки зрения сигнальщика заключается в том, что сигнал, вероятно, будет обнаружен менее развитыми цивилизациями во время их рутинных астрономических наблюдений: человеческие астрономы, например, ищут затемнение звездного света, вызванное транзитными планетами — это один из лучших способов поиска экзопланет.)

До сих пор не было выявлено никаких ЭМ-маяков — ни случайных, ни преднамеренных.

Сигналы частиц

Космические лучи в виде электронов, протонов и атомных ядер могут достигать Земли на межзвездных расстояниях, и астрономия космических лучей является процветающей областью исследований. Однако заряженные частицы были бы плохим выбором канала связи, потому что передающая цивилизация не могла бы гарантировать, куда попадут частицы: извилистые магнитные поля по всей Галактике делают пути этих частиц довольно извилистыми. Нейтрино электрически нейтральны, поэтому на первый взгляд они кажутся лучшим выбором для канала связи. К сожалению, нейтрино трудно изучать, потому что они так редко взаимодействуют с веществом; обычно нейтрино проходит через 1000 световых лет свинца, прежде чем остановиться! Тем не менее, несмотря на огромные трудности, астрономы разработали нейтринные телескопы. Физики даже предложили эксперимент, который генерировал бы триллионы нейтрино каждую секунду в Фермилабе в Иллинойсе и отправлял бы их в детектор в Южной Дакоте на расстоянии около 1300 км. Цель эксперимента — узнать больше о массах нейтрино, но в принципе, я полагаю, его можно было бы использовать для отправки сигнала между Иллинойсом и Южной Дакотой. Могли бы ВЦ сделать что-то подобное, но в гораздо большем масштабе?

Нейтринные телескопы Первый нейтринный телескоп был детищем Рэя Дэвиса,[173] который разработал его для изучения реакций ядерного синтеза, происходящих в ядре Солнца. Его телескоп представлял собой, по сути, 100 000-галлонный чан с перхлорэтиленом (жидкостью для химчистки), закопанный почти на милю под землей в золотом руднике в Южной Дакоте. Это был самый странный телескоп, который когда-либо строили (в наши дни есть и более странные телескопы), но установка была необходима, потому что нейтрино так неуловимы. Жидкость для химчистки обеспечивала достаточное количество атомов хлора, чтобы гарантировать обнаружение нейтрино, в то время как глубина шахты защищала чан от других субатомных частиц, бомбардирующих Землю. Его телескоп обнаружил только треть ожидаемого числа солнечных нейтрино, что стало значительным результатом для физики элементарных частиц: оказалось, что нейтрино бывают трех «ароматов» — электронного, мюонного и тау-нейтрино, — но телескоп Дэвиса был чувствителен только к одному типу. Ядерные реакции на Солнце создают ожидаемое количество нейтрино, но по пути к Земле ароматы нейтрино «осциллируют».

Более современным и чувствительным нейтринным телескопом является IceCube, детекторы которого зарыты глубоко в антарктическом льду. В 2013 году коллаборация IceCube объявила, что обнаружила 28 высокоэнергетических нейтрино, которые пришли от каких-то чрезвычайно мощных событий в глубоком космосе. Наступает эра нейтринной астрономии.

Рис. 4.10 Лаборатория IceCube в марте 2012 года. Лаборатория расположена на станции Амундсен-Скотт на Южном полюсе в Антарктиде и содержит компьютеры, собирающие необработанные данные. Однако сами детекторы нейтрино зарыты глубоко подо льдом: датчики распределены по кубическому километру льда и ищут вспышки черенковского излучения, которые могут указывать на взаимодействие высокоэнергетического нейтрино из космоса с атомом здесь, на Земле. Хотя IceCube базируется в Антарктиде, на самом деле он смотрит «вниз» сквозь толщу Земли: его цель — улавливать нейтрино, приходящие из северного полушария. (Фото: Свен Лидстрём; IceCube/NSF)

В феврале 1987 года детектор Камиоканде в Японии и детектор IMB в Америке вместе зарегистрировали 20 нейтрино за период в несколько секунд. Эти нейтрино были произведены знаменитой сверхновой того месяца: SN1987A. Сверхновая SN1987A произошла в Большом Магеллановом Облаке, примерно в 170 000 световых лет от нас. Таким образом, очевидно, что нейтрино могут путешествовать на межзвездные, даже межгалактические, расстояния, и примитивная технологическая цивилизация, такая как наша, может их обнаружить. Возможно, ВЦ используют модулированные нейтринные лучи для связи[174] друг с другом? Что ж, возможно. Поскольку мы начинаем обладать телескопами, которые позволят нам серьезно искать космические нейтрино, не помешает следить за возможностью искусственно сгенерированных нейтрино. Однако возникает вопрос, стали бы ВЦ утруждать себя нейтринной связью, когда электромагнитные волны справляются с этой задачей с гораздо меньшими хлопотами. Стоимость, безусловно, всегда будет иметь значение. Если упомянутый выше нейтринный эксперимент, который отправляет нейтрино из Фермилаба в шахту, где Рэй Дэвис провел свою новаторскую работу, будет реализован, он будет стоить 1,5 миллиарда долларов. Это дешево, если вы хотите узнать больше о некоторых фундаментальных составляющих вселенной; это чудовищно дорого, если намерение состоит в том, чтобы отправить сообщение.

Рис. 4.11 Обсерватория LIGO в Хэнфорде, штат Вашингтон, состоит из двух 4-километровых рукавов под прямым углом, в каждом из которых лазерные лучи находятся в высоком вакууме. Существует идентичная обсерватория в Луизиане, и обе установки работают в тандеме. Цель — обнаружить гравитационные волны путем поиска изменений длины рукавов, которые в тысячу раз меньше атомного ядра. (Источник: Лаборатория LIGO)

Гравитационные сигналы

Помимо электромагнетизма, единственной известной силой, действующей на астрономических расстояниях, является гравитация. Она также распространяется со скоростью света, так что, возможно, внеземные цивилизации (ВЦ) могли бы использовать гравитационные волны для связи друг с другом? Однако гравитация — гораздо более слабая сила, чем электромагнетизм. Чтобы построить передатчик гравитационных волн, нужно уметь брать большие массы (порядка звездной массы) и сильно их встряхивать. Спорно, обладала бы даже цивилизация II типа Кардашева (KII) такой технологией. Цивилизация KIII, возможно, и смогла бы построить такой передатчик гравитационных волн, но зачем ей это делать, когда электромагнитные (ЭМ) волны справляются с задачей так же хорошо, а передатчики ЭМ гораздо проще сконструировать?

Затем возникает проблема обнаружения гравитационных волн.[175] Гораздо сложнее обнаружить гравитационные волны, чем ЭМ волны. На самом деле, это настолько сложно, что земная наука еще не смогла напрямую обнаружить гравитационные волны. Детекторы, такие как LIGO и VIRGO, ищут гравитационные волны, но даже если они добьются успеха, они обнаружат гравитационное излучение только от самых мощных астрономических явлений. Это были бы исключительно интересные научные данные, но мы не найдем в них модулированных сигналов. Таким образом, учитывая трудности передачи и приема гравитационных волн, маловероятно, что ВЦ выберет их для связи.

Тахионные сигналы

Можно предположить, что чрезвычайно продвинутые ВЦ будут использовать тахионы — частицы, движущиеся быстрее света, — для связи друг с другом. Если тахионы существуют, и если возможно модулировать их пучок для передачи сигналов, то, без сомнения, они были бы привлекательным вариантом для межзвездной связи. Связь на основе тахионов устранила бы эту раздражающую задержку между заданным вопросом и полученным ответом — задержку, которая может составлять сотни или тысячи лет. К сожалению, как мы видели ранее (см. Тахионы в Решении 11), нет абсолютно никаких доказательств существования тахионов, не говоря уже о возможности их использования для передачи сигналов.