Более полувека поиск внеземного разума строился на предположении, что если инопланетяне существуют и пытаются общаться, их сигналы будут слабыми, рассеянными и их легко пропустить. Астрономы десятилетиями сканировали узкие полосы радиоспектра в надежде уловить слабый сигнал, затерянный в космическом шуме. Однако новое исследование предлагает совершенно иную картину: если высокоразвитая цивилизация действительно хочет, чтобы её заметили, она не станет передавать слабые ненаправленные излучения. Вместо этого она сделает противоположное — сконцентрирует свою мощность в узконаправленных высокоинтенсивных лучах, нацеленных на конкретные объекты.
Бенджамин Цукерман, автор исследования и астрофизик из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, пояснил, что основное предположение заключается в том, что целенаправленно коммуницирующая технологическая цивилизация будет делать всё возможное для установления связи с другими внеземными технологическими разумами. Если эта идея хотя бы примерно верна, то тишина в наших данных — это не просто отсутствие доказательств. На самом деле она ограничивает то, сколько соседних цивилизаций могли бы посылать сигналы, которые мы способны обнаружить.
Традиционная логика SETI исходит из простого ограничения — межзвёздная связь сложна. Если цивилизация обладает ограниченной мощностью, наиболее эффективная стратегия — вещать во всех направлениях. Однако это делает любой сигнал чрезвычайно слабым к тому моменту, когда он достигает другой звезды. Именно поэтому программы SETI фокусировались на чрезвычайно узких полосах частот. Как отмечает Цукерман, радиопоисковые программы использовали очень узкую полосу пропускания в несколько герц, потому что если у внеземного разума есть определённый ограниченный объём мощности для передачи, то способ максимизировать отношение сигнал-шум на приёмной антенне — использовать очень узкие полосы передачи и приёма. Сложность в том, что никто не знает, какую именно частоту слушать, поэтому даже десятилетия работы охватили лишь крошечную долю возможностей.
Исследование напрямую ставит под сомнение это предположение. Оно указывает, что инопланетяне, способные создать межзвёздные технологии, не обязательно будут выбирать неэффективность. Вместо того чтобы вещать изотропно, как тусклая лампочка, они могут использовать высоконаправленные системы передачи, больше похожие на лазерную указку, чем на лампу. Обнаруживаемость зависит меньше от общей мощности и больше от направления — оказалась ли Земля внутри луча. Таким образом, мощность перестаёт быть ограничивающим фактором. Даже система мощностью порядка 60 мегаватт может генерировать сигнал, который, если его правильно нацелить на Землю, будет резко выделяться на фоне космического шума. Например, на расстоянии около 200 парсек такой направленный сигнал может проявляться с силой около 10¹⁰ Янского. Для сравнения, современные радиотелескопы могут обнаруживать сигналы до 1 Янского. Простыми словами, хорошо нацеленная передача не будет едва уловимой — она станет очевидной в рутинных астрономических данных.
Цукерман подчёркивает, что самым неопределённым фактором в связи с близлежащим внеземным разумом будет не нехватка мощности, а длина волны передачи, которая может быть радио-, инфракрасной или оптической. Это также означает, что мы, возможно, уже наблюдали такие сигналы, не распознав их. Масштабные обзоры неба, проведённые за последнее столетие для совершенно иных научных целей, уже отсканировали огромные области неба с достаточной чувствительностью. Тем не менее ни один из них не сообщил об устойчивых аномальных выбросах от близлежащих солнцеподобных звёзд.
Чтобы превратить эту идею в ограничение, Цукерман строит консервативную модель того, где могут существовать коммуницирующие цивилизации. Исходная точка проста: жизнь в том виде, в каком мы её знаем, требует жидкой воды, что ограничивает потенциальные места обитания планетами в зонах обитаемости их звёзд. Однако технологическому разуму требуется время для появления — на Земле примерно 4,5 миллиарда лет. Это означает, что реалистичными кандидатами являются только старые устойчивые солнцеподобные звёзды. В пределах сферы около 200 парсек существует примерно 500 000 солнцеподобных звёзд. Из них около 200 000 достаточно стары, чтобы потенциально поддерживать высокоразвитую жизнь. Статистические оценки показывают, что около 60 000 из них могут иметь обитаемые планеты.
Высокоразвитая цивилизация не стала бы искать вслепую. С помощью достаточно мощных телескопов она могла бы определить, какие из этих планет проявляют признаки жизни, а затем ещё больше сузить фокус до миров с земными условиями — океанами, континентами и долгосрочной климатической стабильностью. В этот момент связь становится не универсальной, а целевой. Цивилизация могла бы направлять сигналы только на несколько сотен тщательно отобранных миров. С нашей точки зрения, обнаружение такого сигнала потребовало бы мониторинга множества звёзд, но если бы хотя бы одна соседняя цивилизация активно общалась, её сигнал должен был бы выделяться в существующих данных. Даже медленные межзвёздные зонды, движущиеся со скоростью всего 1% от скорости света, могли бы достичь нас примерно за 10 000 лет — чрезвычайно короткий срок в космических масштабах. Цукерман отмечает, что отсутствие доказательств присутствия инопланетных зондов в Солнечной системе говорит о том, что ни одна инопланетная цивилизация не проходила в пределах примерно 100 световых лет от Земли за последние несколько миллиардов лет.
В совокупности отсутствие как сигналов, так и физического визита приводит к более количественному выводу, чем традиционно предлагал SETI. Тишина перестаёт быть просто признаком незнания; она становится ограничением. Это говорит о том, что технологически коммуницирующие цивилизации либо чрезвычайно редки в нашей области галактики, либо активно не пытаются общаться способами, которые мы можем обнаружить. Согласно исследованию Цукермана, число цивилизаций в Млечном Пути, которые одновременно технологически развиты и активно передают сигналы, может составлять менее 100 000, а возможно, и ближе к 10 000. Однако эти числа имеют важные границы. Как отмечается в исследовании, выводимые ограничения применимы только к внеземным разумам, которые делают всё возможное для установления связи с другими технологическими видами в своей окрестности. Таким образом, они применимы только к цивилизациям, использующим электромагнитную связь и намеренно пытающимся установить контакт. Вид, который общается иначе или вообще предпочитает не вещать, останется невидимым для этого подхода.
Смысл этого исследования не в том, что поиск следует прекратить, а в том, что он должен измениться. Вместо того чтобы сосредотачиваться на узких частотных полосах, будущие обзоры могут нуждаться в изучении более широких диапазонов длин волн среди больших популяций близлежащих солнцеподобных звёзд. Целью будет не просто слушать внимательнее, а искать более полно. Такие усилия могут либо ужесточить границы ещё сильнее, либо наконец раскрыть сигнал, который всё это время находился в существующих данных. Цукерман заключает, что поисковые программы должны стремиться охватить как можно больше электромагнитного спектра — это очень трудно сделать с помощью современных радиопрограмм SETI.
Исследование опубликовано в журнале The Astrophysical Journal.