Необъяснимая Астрономия? Часть 1: Вау! Сигнал

Сэм Джарман

Понедельник тянулся для Джерри Р. Эхмана так, что только добровольный астроном проекта SETI мог по-настоящему понять. Частотные данные, распечатанные компьютером IBM 1130, были, как всегда, возмутительно обычными. Поток бумаги, который он должен был проанализировать вручную, казался бесконечным. Кофе в пенопластовой чашке медленно остывал. А потом… что-то другое.

15 августа 1977 года радиотелескоп Большого Уха Университета штата Огайо зафиксировал интенсивный и неожиданный всплеск радиоволн, который длился целых 72 секунды. Ошеломленный перерывом в монотонности своей работы, Эхман не мог не забыть о своих глубоко укоренившихся навыках анализа данных. Взяв ярко-красный маркер, он нарисовал круг вокруг цифр и букв, обозначающих взрыв, и написал рядом с ним одно слово: «Ух ты! «

Эхман, не теряя времени, сообщил своим коллегам из SETI о своем открытии. Последствия взрыва не были потеряны ни для одного из них. Добровольцы SETI тут же поняли, что взрыв не может быть объяснен ни одной современной наукой. У каждого из них была возможность того, что цель их проекта наконец-то была достигнута: доказательства существования разумной жизни за пределами Солнечной системы.

Это не очень похоже на «Мы пришли с миром’ или ‘как вы, несомненно, знаете, планы развития отдаленных регионов Западного спирального рукава галактики требуют строительства гиперпространственного экспресс-маршрута через вашу звездную систему, и, к сожалению, ваша планета является одной из тех, которые запланированы к сносу», но ничего себе! Сигнал может быть ближе всего к сообщению от инопланетян

Эй, я знаю эту частоту!

Чтобы понять, почему Эхман и его коллеги были так взволнованы взрывом, нам нужно посмотреть на характеристики конкретной частоты, которую их телескоп собирал. Радиотелескоп «Большое ухо» был запрограммирован на обнаружение сигналов с очень специфической частотой 1420,406 мегагерц. Это число может и не слететь с языка, но оно невероятно важно в астрофизике и даже имеет свое собственное название: частота водородной линии.

Красные цвета показывают, где водород был обнаружен в пределах Млечного Пути. Как оказалось, их очень много | Image: NASA

Газообразный водород чрезвычайно распространен в широких пространствах космоса, которые лежат между звездами. Атомы газа, состоящие из электрона, вращающегося вокруг одного протона, обычно очень стабильны и довольно неинтересны. Но иногда электрон будет переворачиваться спонтанно из – за квантовых процессов-явления, известного как спиновый флип-переход, что делает систему нестабильной. Чтобы вернуться в нормальное состояние, электрон должен перевернуться назад, выпуская вспышку света с определенной энергией – радиофотон – в процессе.

Этот процесс невероятно редок для отдельных атомов водорода, но когда газообразный водород собирается в облаках, которые охватывают многие световые годы, достаточно радиофотонов испускается спонтанно переворачивающимися электронами, чтобы их можно было легко поймать радиотелескопами на Земле. Эти фотоны составляют радиосигнал водородной линии, что важно как для радиоастрономов, так и для тех, кто надеется, что другие технологически развитые цивилизации могут быть где-то там.

Частота водородной линии полезна астрофизикам, так как они могут использовать ее для определения точного местоположения облаков водорода в нашей галактике и за ее пределами. Облака всегда будут самыми плотными в галактических рукавах, что позволит радиоастрономам составить карту отличительных структур галактик. Они также могут использовать Эффект Доплера для измерения скорости движения водорода на различных расстояниях от центра галактик. Из этого они могут затем создать кривые вращения для разных галактик, которые в настоящее время дают самое ясное доказательство существования темной материи (но это совсем другая история!)

Поэтому, когда астрономы направляют свои радиотелескопы на облака водородного газа, для них неудивительно наблюдать радиоволны на частоте водородной линии. Но что делать, если мы наблюдаем их в тех местах на небе, где мы разве не ожидая их, или при более высокой, чем ожидалось, интенсивности? Любой астроном согласится, что если это произойдет, то произойдет нечто необъяснимое.

— Ха, эти инопланетяне знают о водородном спин-флип переходе и имеют глубокое понимание своего места в галактике… так почему же они до сих пор не изобрели одежду?» | Изображения: НАСА

Астрономы из SETI заинтересовались частотой водородной линии, потому что это такая фундаментальная фигура в астрономии. Облака водорода настолько многочисленны в галактике, что их сигнал можно уловить независимо от того, где вы находитесь в космосе. Сети полагал, что если где-то во Вселенной существуют другие просвещенные цивилизации, то они должны понимать и это. Как бы ни отличались их научные подразделения от наших, если бы мы попросили их создать радиосигнал на частоте водородной линии, он был бы точно таким же, как сигнал, который мы бы создали. Так что есть ли лучший способ объявить о своем присутствии в галактике, чем послать отчетливую, высокоинтенсивную передачу частоты?

SETI уже посылала подобные сигналы в космос в надежде, что другие могут их услышать. Фактически, у них есть строгий контроль над передачей сигнала водородной линии; теперь незаконно получить чьи-либо надежды, передавая частоту самостоятельно. Но это не единственный метод, который мы использовали для передачи наших знаний о водородной линии. В 1972 году усилиями Карла Сагана, Фрэнка Дрейка и других журналистов и астрофизиков к зондам была прикреплена знаменитая Пионерская табличка Пионер 10 и Пионер 11.

В левом верхнем углу бляшки вытравлена диаграмма, представляющая характерный процесс электронного листания, который вызывает водородную линию. Между двумя представлениями атомов водорода с электронами в двух разных состояниях проходит горизонтальная линия длиной 21,106 см-точная длина волны радиоволны на частоте водородной линии 1420,406 МГц. Если разумная цивилизация когда-нибудь найдет один из зондов, то можно с уверенностью сказать, что они точно поймут, что представляет собой диаграмма, независимо от их языка.

Объяснение или самозванец, убивающий инопланетян?

Вскоре после странного открытия Эхмана в 1977 году, недавно названный Ух ты! Сигнал названный в честь поспешных каракулей Эхмана красным пером, он взял штурмом миры науки и средств массовой информации. В то время как астрофизики бросились открывать астрономический источник сигнала, журналисты с энтузиазмом начали рассуждать о том, что без какого-либо существующего научного объяснения он мог бы быть более целенаправленно создан по происхождению. Для тех, кто надеялся на существование внеземного разума, эти доказательства были сейчас более мучительными, чем когда-либо.

Прости, что это все время был я… или все-таки я? / Image: NASA, ESA, J.-Y. Li

Тем не менее, при всем внимании Ух ты! Сигнал однако поиски его происхождения оказались бесплодными как для ученых, так и для охотников за инопланетянами. На протяжении более чем 40 лет результат оставался необъяснимым, разочаровывая одних и вселяя надежду в других. Но в апреле 2017 года астроном Антонио Пэрис из Санкт-Петербургского колледжа, штат Флорида, заявил в своей статье, что решил тайну раз и навсегда.

Пэрис утверждал, что 15 августа 1977 года две кометы внутри Солнечной системы-266P / Кристенсен и 355P / Гиббс-прошли прямо перед радиотелескопом Большого Уха. Одна из комет была окружена облаком водорода, который испускала одна из масс льда и камня. Естественно, телескоп уловил сигнал водородной линии облака, но только когда оно прошло через поле зрения Большого Уха. Впервые мне показалось, что тайна разгадана. Но не все были удовлетворены новым объяснением.

В течение нескольких недель Париж получил ответную реакцию от ученых, которые подвергли его статью резкой критике. В июне Роберт С. Диксон, директор самого проекта SETI, опубликовал опровержение парижской газете, утверждая, что две Кометы на самом деле не были в поле зрения большого уха в день Ух ты! Сигнал. Другие критические замечания включали утверждения о том, что кометы находятся далеко от Солнца и поэтому неактивны, что означает, что ни одна из комет не может поддерживать водородное облако вокруг себя. Некоторые ученые даже имели много резких слов, чтобы сказать о научных методах Парижа в целом. Пэрис поддерживает его теорию, но он открыт для дебатов.

Теперь мы говорим! Что-то, что должно было быть отправлено в первый день. Будет реагировать, когда это возможно… путешествуя в данный момент.

Так что на данный момент многие астрономы все еще считают Ух ты! Сигнал как тайна, так и надежда остается на то, что истинным объяснением взрыва могла бы стать другая развитая цивилизация, транслирующая свое существование. Но это не единственный случай, когда странные сигналы в астрономии долгое время оставались без ответа или когда были придуманы надуманные и заманчивые теории объяснения.

За последнее столетие мир астрономии прославился тем, что обнаруживал таинственные сигналы, делал причудливые открытия и задавал, казалось бы, неразрешимые вопросы. Некоторые из этих вопросов имели вполне приземленные объяснения. Другие привели к новым исследованиям, которые революционизировали наше понимание Вселенной. И, как Ух ты! Сигнал третьи напоминают нам, как много нам еще предстоит узнать.

В этой серии мы узнаем больше о сигналах, которые одновременно ответили и создали некоторые из самых заманчивых вопросов в современной астрономии. В следующий раз мы повернем время вспять до 1977 года, когда астрофизика была потрясена открытием, что наше место во Вселенной было гораздо менее значительным, чем мы предполагали.

https://rising-ape.com/2017/07/17/part-1-the-wow-signal/

Ссылка на основную публикацию