Гравитационный телескоп. Ученые рассказали, как мы можем использовать Солнце для поиска инопланетян

Эффект гравитационного линзирования возникает, когда массивный объект своим гравитационным полем искривляет свет небесного тела, находящегося за ним. Свет искажается до кольцеобразной формы и формирует кольцо Эйнштейна.

Таким образом, гравитация этого массивного объекта выступает в роли линзы — такого себе «естественного телескопа».

Черная дыра проходит напротив галактики и искривляет исходящий от нее свет.

Аспирант астрономического факультета Пенсильванского университета Стивен Керби предложил использовать Солнце в качестве усилителя сигнала, который будет отправляться далеко в космос для поиска разумных цивилизаций. Эффект гравитационного линзирования, который будет создаваться при помощи массы нашей звезды в теории поможет сигналу отправиться намного дальше, чем если бы мы транслировали его напрямую с Земли.

Что рассказали ученые?

В своем исследовании Керби со своим преподавателем, профессором астрономии и астрофизики Джейсоном Райтом, изучили практичность постройки подобной системы, действительно ли Солнце может стать идеальной «линзой» для человечества, а также сможем ли мы в теории обнаружить подобные системы, построенные инопланетными цивилизациями.

Спутниковые антенны, которые используются для передачи радиосигналов, распространяют их в форме конуса. Это означает, что со временем сигнал рассредотачивается и становится слишком слабым, чтобы его можно было обнаружить в космосе. Из-за этого и мы не можем уловить потенциальные сигналы, которые доходят до нас. Керби предположил, что используя эффект гравитационного линзирования звезды вроде Солнца, эти радиосигналы будут намного ярче в космических масштабах.

Как это будет работать и какие сложности могут возникнуть?

Чтобы построить звездную ретрансляционную систему связи, передатчик — то есть, космический корабль, который и будет посылать сигналы, — нужно разместить на противоположной стороне Солнца от целевой звезды. То есть, все три объекта — зонд, Солнце и целевая звезда — должны находиться на одной прямой. При этом, корабль должен находиться на расстоянии не менее 550 астрономических единиц. Для сравнения — самый далекий рукотворный объект, космический зонд Вояджер-1, запущенный в 1977 году, сейчас находится в 154,91 а.е. от Земли. Так что нам еще предстоит подумать, как отправить зонд на такое расстояние, чтобы при этом оставалась возможность держать с ним связь.

Еще одна сложность — удерживать баланс зонда, который должен будет постоянно находиться в идеально-прямом положении относительно Солнца и своей цели для передачи сигнала. Ведь ни Солнце, ни целевая звезда не просто висят в воздухе — они постоянно колеблются из-за гравитации вращающихся вокруг них планет. И это в условиях космоса, где на него может влиять гравитация других объектов или вовсе пролетать астероиды.

Современные технологии — химические и ионные ракетные двигатели — позволят космическому кораблю сохранять необходимое положение в течении от нескольких сотен лет до почти тысячелетия. Учитывая размеры космоса — это не такое уж и большое время. Сейчас ученые и инженеры работают над двигателями на реактивной тяге, которые могли бы удерживать корабль в течении десятков тысяч лет. Гипотетически может появиться двигатель на антивеществе, который стабилизировал бы корабль на миллионы лет. В общем, развиваться нам точно есть куда.

Авторы предлагают два альтернативных плана, как человечество могло бы обустроить свою станцию:

• рядом с наилучшим местом для фокусировки можно разместить топливный склад, который будет постоянно пополнять запасы космического корабля-передатчика;
• можно использовать сразу несколько зондов, которые будут подменять друг друга во время дозаправки.

Есть ли альтернатива Солнцу?

Керби подсчитал, что при помощи гравитационной линзы Солнца можно добиться усиления сигнала на 120 децибел. Диапазон в десять децибел представляет собой десятикратное усиление, так что усиление сигнала в 10 триллионов раз — достаточное подспорье, чтобы все-таки однажды быть услышанными в космосе. Благодаря своей звезде, человечеству не придется придумывать и запускать какие-то сверхмощный передатчики или сверхчувствительные приемники.

«Можно провести аналогию с вершинами холмов и вышками сотовой связи: конечно, вы можете создать сеть, не размещая вышки на холмах, однако, если они все равно существуют, то почему бы не использовать их? Если у нас есть подобный „Галактический Интернет“, то было бы странно не пользоваться им», — говорит Райт.

Не все звезды подходят для передачи или приема радиосигналов, ведь некоторые из них являются частью двойной или тройной системы или имеют планету-гиганта, которая вращается вокруг них по слишком узкой орбите. Вокруг других может находиться большое количество планет. Из-за этого звезды слишком сильно «раскачиваются», что затрудняет поддержание выравнивания.

Также важна форма принимающей звезды, что отражает скорость ее вращения — чем она ближе к сферической, тем лучше. Даже Солнце не является идеальной сферой — звезды, которые вращаются слишком быстро, могут выпирать ближе к своему экватору, принимая вытянутую форму. Дальнейшие исследования должны показать — возможно, рядом с нами существуют звезды более сферической формы, которые лучше подходят на роль усилителей сигнала благодаря своему меньшему раскачиванию.

А где все?

Недавно мы писали, что ученые обнаружили неизвестные радиосигналы, исходящие из центра Млечного Пути. Эти сигналы не соответствуют ни одному из известных космических объектов, что в теории может означать, что с нами уже пытаются связаться подобным образом.

Керби уверен — если человечеству удастся преодолеть все технологические трудности, придуманный им с преподавателем способ можно использовать в далеком будущем для общения сквозь галактики: «Только время покажет, сможет ли человечество работать вместе для решения этих научных задач», — говорит астрофизик.