Мы никогда не размышляли об этом раньше. Физики придумали революционный способ поиска инопланетных космических кораблей

Существование гравитационных волн было предсказано более ста лет назад Альбертом Эйнштейном. Это рябь в ткани пространства-времени, спровоцированные самыми мощными космологическими событиями, как, например, слияние черных дыр или поглощение черной дырой массивной звезды.

Если максимально упростить, то эти сигналы сопоставимы с обычными волнами, возникающими после падения камня, брошенного в воду, и «вибрацией», проходящей по космосу через все пространство-время. Влияние гравитационных волн на Земле ощутить невозможно — наша планета слишком маленькая, чтобы их действие хоть как-то повлияло на нее. Однако зафиксировать их мы можем — и это дает нам невиданные до сих пор возможности.

Слияние двух черных дыр порождает гравитационные волны.

Фиксируя гравитационные волны, исследователи могут по их форме и частоте определять, какие объекты принимали участие в «аварии», их массу, а также расстояние от Земли. За последние несколько лет гравитационные волны стали настоящей революцией для исследователей космоса, ведь они помогают нам отслеживать события, о которых мы раньше могли только читать в научной фантастике. Некоторые ученые рассчитывают, что однажды благодаря гравитационным волнам нам удастся поймать один из самых таинственных компонентов Вселенной — темную материю.

Доказательства существования таких сигналов мы получили только в 2015 году, когда детекторы двух обсерваторий американской LIGO и итальянской VIRGO уловили гравитационно-волновой всплеск GW150914. Позже было установлено, что этот сигнал появился после слияния двух черных дыр, а авторы открытия в 2017 году получили Нобелевскую премию по физике.

С тех пор у нас появился японский подземный детектор KAGRA, а вскоре Европейское космическое агентство планирует запустить первую космическую гравитационно-волновую обсерваторию LISA, которую ученые из Applied Physics также упоминают в своей работе.

Как гравитационные волны помогут найти внеземную цивилизацию?

Существование жизни где-то вне Земли — это, безусловно, один из самых интересных научных вопросов, а его решение будет самым важным открытием последнего времени. Однако, несмотря на огромное количество исследований, существенных прорывов в этом направлении пока нет.

Ученые предлагают разные методы поиска инопланетян, и некоторые из них действительно больше напоминают научную фантастику, а не реальные методы исследования космоса. К примеру, команда тайваньских ученых предлагает искать сферы Дайсона — гипотетические звездные электростанции, которые могут питать внеземную цивилизацию. Были и другие интересные предложения — например, использовать Солнце или другие звезды в качестве естественных телескопов, которые позволят ученым посмотреть туда, куда не достает наша техника.

Недавно международная группа ученых опубликовала статью, в которой они предлагают использовать детекторы гравитационных волн, в частности LIGO, для поиска внеземных космических кораблей. Они уверены, что гравитационно-волновые обсерватории смогут замечать инопланетные аппараты, которые будут путешествовать по Млечному пути. Однако для этого нужно, чтобы эти космические корабли либо были достаточно массивными, либо использовали варп-двигатели.

По словам Джанни Мартире, генерального директора научной группы Applied Physics, если космический объект инопланетной цивилизации массой как Юпитер будет лететь со скоростью 10% от скорости света, он начнет искажать гравитацию настолько, что эти сигналы смогут зафиксировать наши детекторы гравитационных волн.

Все работающие сейчас детекторы ограничены в своей чувствительности и могут фиксировать гравитационные волны только от самых мощных космических событий. Этим и объясняется нереалистичная (на наш взгляд) масса космического корабля, которая должна быть равной массе самой большой планеты Солнечной системы.

Однако дальнейшая модернизация детекторов, которая проходит в наши дни, позволит им фиксировать менее «громкие» события, благодаря чему идея исследователей из Applied Physics не выглядит столь фантастической. В будущем эти обсерватории могут фиксировать меньшие волны, которые будут создаваться благодаря ускорению значительно меньших аппаратов.

Свою систему обнаружения ученые назвали RAMADAR в честь вымышленного космического корабля из романа Артура Кларка Свидание с Рамой. Однако здесь также скрыт ключ к тому, как исследователи планируют искать эти загадочные космические корабли — быстрые и/или сильно ускоряющиеся космические корабли обнаружит специально разработанный девайс (Rapid And / or M assive A ccelerating spacecraft Detection And R anging device — RAMADAR).

Как же космический корабль будет ускоряться настолько сильно, чтобы искривить гравитацию и быть заметным для наших детекторов? Здесь у ученых из Applied Physics уже есть давно заготовленный ответ — варп-двигатели.

Что такое варп-двигатель?

Варп-двигатель — это двигатель космических аппаратов, искажающий время и пространство для создания кротовой норы. Именно поэтому их еще называют двигателями искривления.

В теории эта технология позволяет сокращать время для межзвездных путешествий, которые сейчас недоступны людям, до нескольких часов. Ученые уже давно изучают возможность создания и использования кротовых нор — подробнее об этом мы писали здесь и здесь.

Первым на научном уровне о двигателях искажения говорил испанский физик-теоретик Мигель Алькубьерре. В 1994 году он предложил первое математическое решение для создания подобной технологии. В своей работе ученый описал проект двигателя для корабля, позволяющий ему перемещаться со скоростью больше скорости света, в то же время никоим образом не нарушая законов физики.

Алькубьерре явно опередил свое время, ведь его работа использовала теоретическую концепцию, и сейчас кажущуюся нереалистичной — отрицательную энергию. Подобный вид энергии должен генерироваться веществом с отрицательной массой: ничего подобного во Вселенной не наблюдается до сих пор, поэтому такой подход к созданию двигателя искривления кажется нереалистичным.

Серьезные разговоры о создании варп-двигателя начались лишь несколько десятилетий спустя, когда некоторые ученые отказались от идеи использования отрицательной энергии для создания варп-двигателя.

Команда Applied Physics является одной из них. В марте прошлого года ученым по этой коллаборации удалось создать первую модель варп-двигателей. Они уверены — человечеству по силам построить двигатель искажения, используя лишь те физические законы и правила, которые нам известны сегодня. Об их работе положительно отзывался и сам Алькубьерре.

Если упростить, то варп-двигатель — это не двигатель в современном понимании, а что-то вроде пузыря, который «раздвигает» пространство-время перед собой и «сшивает» его позади космического корабля. Задача ученых — разогнать этот пузырь, внутри которого будет космический корабль.

Позже эту идею развил бывший сотрудник NASA Гарольд Вайт — ему удалось показать, что создание такого «пузыря» является реальным. Сейчас он работает над тем, чтобы перевести теорию в практику и все же создать первую модель варп-пузырька, а впоследствии, возможно, и поработать над его прототипом.

Как же мы сможем увидеть внеземные космические корабли?

В Applied Physics рассказали, что их первая статья о варп-двигателях привлекла внимание двух физиков — Манфреда Паулини и Майкла Эндрюса из Университета Карнеги-Меллон. Они обратились к команде с оригинальной идеей создания RAMADAR.

Сам Паулини объясняет свой интерес тем, что исследование гравитационных волн находится в зачаточном состоянии. Это означает, что впереди много чрезвычайных открытий, а научный потенциал у подобных исследований действительно огромен.

В своей работе ученые провели серию расчетов, дабы вычислить, будет ли варп-двигатель или любое другое ускорение вызывать гравитационные волны, которые мы сможем увидеть с помощью наземных или космических детекторов. Как оказалось, это реальная идея.

Так, в своем исследовании ученые обнаружили, что мы действительно сможем увидеть следы ускоряющихся и набирающих скорость в 10% от скорости света объектов. Так, детекторы LIGO и LISA смогут уловить гравитационные волны объекта массой в 10 Юпитеров на расстоянии до ≈2,5 млн световых лет — именно столько разделяет галактики Млечный путь и ближайшего нашего космического соседа, галактику Андромеды.

К сожалению, сейчас наши возможности сильно ограничены — как минимальный порог ученые определили объект массой Меркурий на расстоянии до около 30 световых лет.

Трудно представить космические корабли такой массы, однако ученые предлагают варианты улучшений для детекторов, а также упоминают еще несколько проектов будущих детекторов — японского DECIGO и Big Bang Observer (обозреватель большого взрыва), наследника детектора LISA. Это будущие сенсоры, которые будут улавливать низкочастотные волны, на что неспособны современные обсерватории.

«Обнаружение гравитационных волн — это тяжелая наука, однако она только зарождается. В будущем чувствительность детекторов позволит нам регулярно определять подобные объекты», — пишут в своих выводах ученые.

Мартир объясняет, что сейчас команда работает над программным обеспечением, которое сможет отличать гравитационные эффекты, вызванные космическими кораблями, от фонового шума космоса. «Энтерпрайз искривит гравитацию? Конечно. Космический корабль RAMA искривит гравитацию? Конечно. Так почему мы не ищем? Мы просто никогда не думали об этом», — говорит он.

В последующих работах команда Applied Physics планирует провести полноценный поиск этих объектов и приглашает ученых присоединиться к их работе. Они хотят улучшить свои методы настолько, чтобы видеть малейшие гравитационные искажения. Таким образом мы сможем искать гораздо менее мощные космические корабли. Исследователи полагают, что если их расчеты и выводы будут доказаны, это может навсегда изменить то, как астрофизики и астробиологи ищут в космосе признаки внеземной жизни.