SETI: Поиск Внеземного Разума: читать начало книги онлайн

При обсуждении обоих проектов в антенной секции Совета по радиоастрономии под председательством А. А. Пистолькорса было принято решение об их объединении: главный круговой отражатель

АПП был дополнен плоским отражателем, расположенным в южном секторе радиотелескопа. В сочетании с плоским отражателем южный сектор главного отражателя, по существу, представляет собой систему Крауса. Так возник проект радиотелескопа РАТАН-600 — крупнейшего советского радиотелескопа, сооруженного в 70-х годах на Северном Кавказе (рис.1.7.2). Он вошел в состав Специальной астрофизической обсерватории АН СССР, располагавшей также самым крупным 6-метровым оптическим телескопом БТА. Создание радиотелескопа РАТАН-600 — хороший (но, увы, редкий!) пример сотрудничества двух разных радиоастрономических коллективов.

С конца семидесятых годов группа радиоастрономов ГАИШ ведет на РАТАН-600 наблюдения по программе обзора неба на нескольких частотах сантиметрового диапазона. Работа проводится как чисто радиоастрономическое исследование без какой бы то ни было связи с SETI. (В частности, все необычные сигналы «списываются» за счет случайных помех и в дальнейшем анализе не принимаются во внимание.) Это определяется кругом научных интересов исследователей. Тем не менее, полученный в результате обзора материал, в соответствии с идеями Н. С. Кардашева и С. Э. Хайкина, в перспективе может представлять интерес для SETI.

Наряду с подготовкой обзоров неба, в отделе радиоастрономии ГАИШ под руководством Н. С. Кардашева проводились наблюдения пекулярных радиоисточников с целью обнаружения их возможной искусственной природы. Особый резонанс вызвала обнаруженная Г. Б. Шоломицким переменность потока радиоизлучения СТА-102.

Рис. 1.7.3. Спектр радиоисточников СТА-21 и СТА-102. Для сравнения приведен спектр радиогалактики Дева-А. Сплошная линия — ожидаемый спектр искусственного радиоисточника

История этого открытия такова. В 1964 г. Н. С. Кардашев рассчитал спектр искусственного радиоисточника (передатчика внеземной цивилизации), исходя из оптимального распределении энергии передатчика с целью обеспечить максимальную скорость передачи информации по каналу с шумом. Оказалось, что он существенно отличается от типичного спектра естественных радиоисточников. Изучив наблюдательный материал по спектрам, Кардашев обратил внимание на два источника СТА-21 и СТА-102, незадолго до этого обнаруженные в обзоре Калифорнийского технологического института. Они имели спектр, резко отличный от типичного «степенного» спектра, характерного для естественных радиоисточников, и — что самое удивительное! — очень напоминающий ожидаемый спектр искусственного радиоисточника, только смещенный в низкочастотную область спектра (рис. 1.7.3). Оба источника обладали также очень малыми угловыми размерами, что также соответствовало критерию искусственности. На основе этих данных Кардашев выдвинул гипотезу о возможном искусственном происхождении СТА-21 и СТА-102. Для проверки гипотезы он предложил исследовать, не является ли поток радиоизлучения от этих источников переменным. Дело в том, что известные в то время радиоисточники не показывали никакой переменности. Исключение (не считая Солнца) составлял редкий класс радиоисточников типа Кассиопеи-А, являющихся остатками вспышек сверхновых звезд. Благодаря расширению оболочки сверхновой поток радиоизлучения Кассиопеи-А медленно уменьшается со временем. Однако никаких периодических или нерегулярных изменений потока радиоисточников не наблюдаюсь и, согласно теории, не должно было наблюдаться. Напротив, для искусственных источников можно ожидать, что переменность является их неотъемлемым свойством. Ведь для передачи информации излучение должно быть каким-то образом модулировано, т. е. какие-то из его параметров (мощность, частота, фаза, поляризация) должны изменяться со временем. Ожидаемый временной масштаб этих изменений довольно неопределенный. Для информативной передачи изменения должны быть очень быстрыми, а для позывных сигналов они могут быть достаточно медленными. Если бы в радиоизлучении источников СТА-21 и СТА-102 удалось обнаружить переменность, это можно было бы рассматривать, как подтверждение гипотезы об их искусственном происхождении. Н. С. Кардашев уговорил Г. Б. Шоломицкого, который вел радиоастрономические наблюдения на антеннах Центра дальней космической связи СССР в Евпатории, провести исследование переменности потока радиоизлучения СТА-21 и СТА-102. Хотя Шоломицкий скептически относился к гипотезе Кардашева, он согласился провести эти исследования, так как надеялся обнаружить вековое изменение потока, аналогичное изменению потока Кассиопеи-А.

Рис. 1.7.4. Радиотелескоп Центра дальней космической связи СССР в Крыму, на котором проводились наблюдения радиоисточииков СТА-21 и СТА-102

Наблюдения проводились на частоте 920 МГц в течение нескольких месяцев в 1964-1965 гг. В экспериментальном отношении работа была выполнена со всей необходимой тщательностью. Измерялась величина потока источников СТА-21 и СТА-102 по отношению к эталонному источнику ЗС-48. Все возможные источники ошибок тщательно исследовались и учитывались. Радиоисточник СТА-21 не показал никакой переменности, а у источника СТА-102 было обнаружено периодическое изменение потока с периодом 102 суток[28] (рис. 1.7.5).

Рис. 1.7.5. Изменение потока радиоизлучения источника СТА-102 со временем.По горизонтальной оси отложено время (дата наблюдения), по вертикальной оси — отношение потоков радиоизлучения СТА-102 к потоку ЗС-48 (черные точки) и СТА-21 к ЗС-48 (кружки). Вертикальными черточками отмечены ошибки наблюдения. Видно, что поток СТА-21 остается постоянным, в то время как поток СТА-102 меняется с периодом 102 суток

Это открытие бурно обсуждалось в отделе радиоастрономии ГАИШ. Сотрудники отдела были молоды и энтузиазм был велик. Обсуждалась в связи с этим открытием и гипотеза Кардашева. На одной из таких дискуссий в апреле 1965 г. присутствовал корреспондент ТАСС А. Мидлер, который занимался научной журналистикой и часто заходил в отдел радиоастрономии за новостями. Присутствуя на дискуссии, он пришел к выводу, что обнаружена внеземная цивилизация и подготовил репортаж на эту тему.

12 апреля 1965 г. репортаж А. Мидлера был передан по каналам ТАСС и вызвал необычную сенсацию во всем мире. На следующее утро в ГАИШ пришла длинная телеграмма от Ф. Дрейка (с оплаченным ответом), в которой он просил сообщить детали открытия. Затем начались звонки от зарубежных информационных агентств, аккредитованных в Москве. В середине дня в ГАИШ, по требованию иностранных корреспондентов, была созвана пресс-конференция. На ней выступили директор ГАИШ профессор Д. Я. Мартынов, И. С. Шкловский, Н. С. Кардашев, Г. Б. Шоломицкий. Журналистам было разъяснено, что речь идет всего лишь о гипотезе, что обнаружение переменности СТА-102 само по себе не является доказательством его искусственного происхождения (хотя и может рассматриваться как аргумент в пользу гипотезы Кардашева). Эти разъяснения несколько приглушили страсти, однако, тема обнаружения внеземных сигналов в течение нескольких дней не сходила со страниц мировой прессы. Сообщения о радиосигналах ВЦ подавались наряду с важнейшими политическими событиями тех дней.

Рис. 1.7.6. Г. Б. Шоломицкий, И. С. Шкловский, Н. С. Кардашев (слева направо) в конференц-зале ГАИШ после пресс-конференции о радиоисточнике СТА-102, апрель 1965 г.

Обзор парижских газет.

Обзор лондонской печати.

Обзор западногерманской печати.

Обзор югославской печати.

Печать ГДР.

Швейцарские газеты о гипотезе советских астрономов.

История СТА-102 поучительна во многих отношениях. Она показывает, что мировое общественное мнение весьма чувствительно ко всему, что связано с проблемой ВЦ. Это знаменательно само по себе. И это накладывает серьезную ответственность как на исследователей, так и на прессу. Ибо, с одной стороны, общественность должна быть информирована о ведущихся исследованиях и их результатах, а с другой стороны, надо избегать непродуманных, легковесных заявлений на эту тему, тщательно отделяя установленные факты от предположений.

Драматически сложилась и судьба самого открытия переменности СТА-102. Радиоастрономы встретили его с недоверием. Отчасти, из-за того, что результат противоречил принятым представлениям о природе радиоисточников и имеющимся экспериментальным данным; отчасти потому, что источник связывался с гипотезой о ВЦ. На ряде обсерваторий были предприняты работы по исследованию переменности квазизвездных радиоисточников (квазаров), к числу которых принадлежит СТА-102. Эти исследования привели к обнаружению фундаментального факта — переменности радиоизлучения квазаров. Но переменность самого СТА-102 не подтвердилась. Г. Б. Шоломицкий предполагал, что это может быть связано с характером поляризации радиоисточника, поскольку он проводил наблюдения на антенне с круговой поляризацией, а проверка проводилась на антеннах с линейной поляризацией. Но разгадка, видимо, состояла в ином. В 1972 г. переменность потока радиоизлучения СТА-102 была вновь обнаружена канадским радиоастрономом Дж. Ханстедом, а затем подтверждена другими исследователями. В связи с этим высказывается предположение о «транзиентном» (временном) характере переменности СТА-102,т. е. чередовании периодов переменности и стабильности.

1.8. Мистериум, пульсары и «зеленые человечки»

Не успели утихнуть страсти вокруг СТА-102, как американские радиоастрономы обнаружили загадочное излучение на волне 18 см. Еще в 1953 г. И. С. Шкловский предсказал, что в этом диапазоне должна наблюдаться радиолиния межзвездного гидроксила ОН, возникающая при переходах между компонентами так называемого «лямбда-удвоения», на которые расщепляется основной вращательный уровень этой молекулы. Более точный расчет, выполненный Ч. Таунсом, который учел также расщепление каждого из уровней «Λ-удвоения» на два подуровня (рис. 1.8.1), показал, что должны наблюдаться четыре линии на частотах 1612, 1665, 1667 и 1720 МГц. Относительные интенсивности линий на этих частотах равны 1 : 5 : 9 : 1. Радиоизлучение какого-либо источника, проходя через межзвездную среду, поглощается молекулами гидроксила, поэтому в спектре источника на соответствующих частотах должны наблюдаться линии поглощения, совершенно так же, как наблюдаются линии поглощения различных химических элементов в спектре Солнца и звезд в оптической области спектра.

Рис. 1.8.1. Схема энергетических уровней основного состояния молекулы ОН. Вертикальными линиями показаны переходы между уровнями. Цифры указывают частоты соответствующих радиолиний, в скобках даны их длины волн

В течение длительного времени линии поглощения ОН не удавалось обнаружить вследствие их малой интенсивности. И только в конце 1963 г. сотрудники Массачусетского технологического института (США) обнаружили две слабые линии поглощения в спектре ярчайшего источника Кассиопея-А на частотах 1665 и 1667 МГц. Отношение интенсивностей этих линий оказалось в полном согласии с теоретически ожидаемым. Затем линии поглощения ОН были обнаружены в ядре нашей Галактики (радиоисточник Стрелец-А) и в некоторых других радиоисточниках. Казалось, ничто не предвещало никаких неожиданностей.

Но вот в феврале 1965 г. на обсерватории Хэт Крик (США) было предпринято наблюдение радиоисточника W-49 на частоте 1667 МГц с помощью нового многоканального приемника, чтобы детально изучить профиль радиолинии гидроксила ОН. Каково же было изумление исследователей, когда вместо линии поглощения они обнаружили на этой частоте очень узкую и очень интенсивную линию излучения! Ширина линии была в сотни раз меньше, чем у радиолинии водорода — 21 см, а ее интенсивность соответствовала яркостной температуре в сотни миллионов градусов (по современным оценкам, яркостная температура источников ОН достигает 10¹³ К!). Это было неожиданно и необъяснимо. Во-первых, такая высокая яркостная температура не согласуется с наблюдаемой шириной линии (ей соответствует температура порядка 10 К); во-вторых, молекулы гидроксила (как, впрочем, и другие молекулы) не могут существовать при такой температуре, они разрушаются при температуре в несколько тысяч градусов. Все это выглядело сплошной загадкой. Наблюдение того же радиоисточника на частоте 1665 МГц еще более осложнило ситуацию. Оказалось, что эта радиолиния также наблюдается в излучении, причем ее интенсивность значительно превышает интенсивность линии 1667 МГц. Для молекул гидроксила, как уже отмечалось, теоретическое соотношение интенсивностей должно быть 5 : 9, для очень плотных облаков оно может достигать 1 : 1, но ни при каких обстоятельствах интенсивность линии 1665 МГц не может превосходит интенсивность линии 1667 МГц.

[28] «Мистическое» совпадение номера источника (102) с периодом его переменности в сутках до сих пор остается загадкой.