Исследование EPFL объясняет отсутствие инопланетных техносигнатур

Что представляет собой новое исследование EPFL о внеземных техносигнатурах?

Новое исследование EPFL, проведенное под руководством физика Claudio Grimaldi, использует байесовский статистический подход для анализа причин, по которым внеземные техносигнатуры могли пройти мимо Земли незамеченными с 1960 года. Моделируя сигналы как излучения, распространяющиеся со скоростью света от далеких инопланетных цивилизаций, работа оценивает статистическую вероятность обнаружения на основе исторических «пропусков», ставя под сомнение оптимистичный взгляд на то, что в настоящее время наш путь пересекает множество сигналов.

На протяжении более шестидесяти лет проект Search for Extraterrestrial Intelligence (SETI) был сосредоточен на выявлении искусственных маркеров технологий, таких как узкополосное радиоизлучение, лазерные импульсы или инфракрасное тепло от мегаструктур. Несмотря на эти усилия, космос хранит молчание — феномен, который часто называют парадоксом Ферми. Это исследование, проведенное в Лаборатории статистической биофизики (Laboratory of Statistical Biophysics) в Ecole polytechnique federale de Lausanne (EPFL), направлено на количественную оценку этого молчания путем изучения временного и пространственного распределения сигналов. Вместо того чтобы предполагать, что мы просто смотрели не на те звезды, модель Grimaldi исследует возможность того, что сами сигналы являются кратковременными или проходили мимо Земли в то время, когда наши приборы не работали или не обладали достаточной чувствительностью для их регистрации.

Сколько инопланетных сигналов могло пройти мимо Земли незамеченными с 1960 года?

Исследование показывает, что с 1960 года мимо Земли должно было пройти неправдоподобно большое количество инопланетных сигналов, чтобы оправдать высокую вероятность их обнаружения сегодня. Этот теоретический «поток» сигналов часто превышает общее число потенциально обитаемых планет в том же космическом объеме, что позволяет предположить: нынешнее отсутствие обнаружений обусловлено редкостью этих излучений, а не просто неудачей.

Статистическая модель, примененная в данном исследовании, связывает количество прошлых контактов с ожидаемой частотой текущих сигналов. Используя пуассоновский процесс, Grimaldi оценил сценарии, в которых техносигнатуры — от кратковременных вспышек до трансляций длиной в столетия — проносятся через Солнечную систему. Исследование подчеркивает суровую цифровую реальность: чтобы мы могли рассчитывать на открытие в радиусе нескольких сотен световых лет, галактика должна быть заполнена тысячами активных сигналов, которые мы каким-то образом упустили за последние шесть десятилетий. Во многих смоделированных сценариях необходимое количество необнаруженных сигналов превзошло расчетное число обитаемых планет в ближайшем окружении, что делает предположение о многочисленных близлежащих инопланетных цивилизациях статистически маловероятным.

Почему исследование утверждает, что близлежащие инопланетные цивилизации маловероятны?

Исследование предполагает, что близлежащие инопланетные цивилизации маловероятны, так как огромный объем необнаруженных сигналов в прошлом, необходимый для высокой вероятности открытия сегодня, статистически не согласуется с галактическими оценками. Достижение высоких шансов на обнаружение в пределах нескольких сотен световых лет требует большего количества источников сигналов, чем имеется звездных систем, что указывает на то, что инопланетные цивилизации находятся гораздо дальше или встречаются гораздо реже, чем предполагалось ранее.

Основным фактором в этой оценке является взаимосвязь между чувствительностью приборов и расстоянием. Хотя заманчиво верить, что сигналы омывают Землю прямо сейчас, находясь чуть ниже порога нашей чувствительности, байесовский анализ показывает, что такой сценарий потребовал бы исторической плотности сигналов, которая не подтверждается текущими астрономическими наблюдениями. Галактика Млечный Путь огромна, и сигналам требуются тысячи лет, чтобы достичь нас. Если бы технологические виды были распространены и находились поблизости, вероятность «столкновения» с сигналом была бы выше, однако продолжающееся молчание указывает на то, что расстояние до источника, скорее всего, составляет несколько тысяч световых лет или более. Эта перекалибровка смещает акцент с нашего непосредственного звездного соседства на гораздо более глубокие космические объемы.

Какую роль играет продолжительность сигнала в обнаружении техносигнатур?

Продолжительность жизни сигнала является критической переменной, поскольку она определяет вероятность совпадения передачи с узким 65-летним окном наблюдений Земли. В то время как кратковременные сигналы требуют огромной популяции источников, чтобы один из них был виден сейчас, долгоживущие техносигнатуры — существующие тысячи лет — повышают шансы на обнаружение на огромных расстояниях, но при этом все равно подразумевают редко заселенную галактику.

В исследовании техносигнатуры определяются как всенаправленные (например, избыточное тепло) или узконаправленные (например, лазерные маяки). Продолжительность этих излучений остается главной неизвестной: цивилизация может вести передачу в течение дня, десятилетия или тысячелетия. Модель Grimaldi демонстрирует, что если сигналы кратковременны, шансы Земли оказаться на пути луча именно в тот момент, когда телескоп направлен в нужную сторону, исчезающе малы. Напротив, долгоживущие сигналы найти легче, но их наличие предполагает, что во всей галактике в любой момент времени существует лишь несколько таких технологических видов. Этот временной разрыв остается одним из самых серьезных препятствий для SETI, поскольку он требует, чтобы наша технологическая зрелость идеально совпала с прибытием древнего света от далеких звезд.

Последствия для будущего SETI

Наука о техносигнатурах все чаще рассматривается как долгосрочная, статистически обоснованная деятельность, а не поиск одного момента «Эврика». Выводы EPFL подтверждают необходимость широкоугольного мониторинга и непрерывных наблюдений. Если сигналы редки и далеки, то целевой поиск у отдельных звезд может быть менее эффективным, чем масштабные обзоры, сканирующие большие участки неба одновременно в нескольких диапазонах, включая оптический, инфракрасный и радиодиапазоны. Такой подход максимизирует шансы поймать переходный сигнал, который может быть виден лишь в течение короткого периода.

В будущем это исследование поддержит разработку массивов телескопов следующего поколения, способных заглянуть глубже в Млечный Путь. Ключевые стратегии для будущих исследований включают:

• Широкополосные обзоры, направленные на поиск аномалий на различных частотах.
• Длительный мониторинг для учета транзитного характера искусственных сигналов.
• Статистическая перекалибровка уравнения Дрейка с учетом временных ограничений.
• Повышенная чувствительность для обнаружения слабых сигналов от цивилизаций, находящихся на расстоянии нескольких тысяч световых лет.

Уточнение параметров поиска

Используя байесовский вывод, научное сообщество теперь может лучше понять, что на самом деле означает «отсутствие обнаружения». Вместо того чтобы рассматривать шестидесятилетнее молчание как неудачу, исследователи могут использовать его как данные для уточнения пределов того, сколько инопланетных цивилизаций может реально существовать. Это исследование предполагает, что поиск не проваливается; скорее, он учит нас тому, что плотность развитых технологий во Вселенной, вероятно, намного ниже, чем в самых оптимистичных оценках начала XX века. Великое молчание — это не отсутствие жизни, а отражение необъятности времени и пространства, разделяющих технологические культуры.

В конечном счете, работа Claudio Grimaldi подчеркивает, что обнаружение внеземного сигнала остается игрой в космическую вероятность. Хотя шансы найти соседей на нашем «заднем дворе» снизились, потенциал для обнаружения сигналов из дальних уголков галактики остается жизнеспособным. По мере того как наши приборы становятся более чувствительными, а объемы поиска увеличиваются, статистическая вероятность успеха растет — при условии, что у нас хватит терпения слушать в течение длительных периодов, обусловленных законами физики.