Гравітаційний телескоп. Учені розповіли, як ми можемо використовувати Сонце для пошуку інопланетян

Ефект гравітаційного лінзування виникає, коли масивний об'єкт своїм гравітаційним полем викривляє світло небесного тіла, що міститься за ним. Світло спотворюється до кільцеподібної форми й формує кільце Ейнштейна.

Таким чином, гравітація цього масивного об'єкта відіграє роль лінзи — такого собі «природного телескопа».

Чорна діра проходить навпроти галактики й викривляє світло, що виходить від неї.

Аспірант астрономічного факультету Пенсильванського університету Стівен Кербі запропонував використовувати Сонце за підсилювач сигналу, який буде відправлено далеко в космос для пошуку розумних цивілізацій. Ефект гравітаційного лінзування, який буде створений за допомогою маси нашої зірки, у теорії допоможе сигналу дістатися значно далі, ніж якби ми транслювали його безпосередньо з Землі.

Що розповіли вчені?

У своєму дослідженні Кербі зі своїм викладачем, професором астрономії й астрофізики Джейсоном Райтом, вивчили практичність спорудження подібної системи, чи дійсно Сонце може стати ідеальною «лінзою» для людства, а також чи зможемо ми в теорії виявити подібні системи, побудовані інопланетними цивілізаціями.

Супутникові антени, використовувані для передачі радіосигналів, поширюють їх у формі конуса. Це означає, що з часом сигнал роззосереджується і стає занадто слабким, аби його можна було виявити в космосі. Через це й ми не можемо вловити потенційні сигнали, які доходять до нас. Кербі припустив, що використовуючи ефект гравітаційного лінзування зірки на кшталт Сонця, ці радіосигнали будуть набагато яскравішими в космічних масштабах.

Як це буде працювати та які складнощі можуть виникнути?

Аби побудувати зоряну ретрансляційну систему зв’язку, передавач — тобто, космічний корабель, який і буде посилати сигнали, — потрібно розмістити на протилежному боці Сонця від цільової зірки. Тобто усі три об'єкти — зонд, Сонце й цільова зірка — повинні бути на одній прямій. При цьому, корабель повинен перебувати на відстані не менше 550 астрономічних одиниць. Для порівняння — найвіддаленіший рукотворний об'єкт, космічний зонд Вояджер-1, запущений у 1977 році, зараз перебуває за 154,91 а.о. від Землі. Тому нам іще належить поміркувати, як відправити зонд на таку відстань, щоб при цьому залишалася можливість тримати з ним зв’язок.

Ще одна складність — утримувати баланс зонда, який повинен буде постійно перебувати в ідеально-прямому положенні відносно Сонця та своєї цілі для передачі сигналу. Адже ні Сонце, ні цільова зірка не просто висять у повітрі — вони постійно коливаються через гравітацію планет, що обертаються навколо них. І це в умовах космосу, де на нього може впливати гравітація інших об'єктів або й пролітати астероїди.

Сучасні технології — хімічні й іонні ракетні двигуни — дозволять космічному кораблю зберігати необхідне положення в перебігу від кількох сотень років до майже тисячоліття. З огляду на розміри космосу — це не такий уже й тривалий час. Зараз учені й інженери працюють над двигунами на реактивній тязі, які могли б утримувати корабель протягом десятків тисяч років. Гіпотетично може з’явитися двигун на антиречовині, який стабілізував би корабель на мільйони років. Загалом, розвиватися нам точно є куди.

Автори пропонують два альтернативні плани, як людство могло б облаштувати свою станцію:

• поруч із найкращим місцем для фокусування можна розмістити паливний склад, який буде постійно поповнювати запаси космічного корабля-передавача;
• можна використовувати відразу кілька зондів, які будуть підміняти один одного під час дозаправки.

Чи є альтернатива Сонця?

Кербі підрахував, що за допомогою гравітаційної лінзи Сонця можна домогтися посилення сигналу на 120 децибел. Діапазон у десять децибел являє собою десятиразове посилення, отже, посилення сигналу в 10 трильйонів разів — достатня підмога, щоб усе ж одного разу бути почутими в космосі. Завдяки своїй зірці, людству не доведеться придумувати й запускати якісь надпотужні передавачі чи надчутливі приймачі.

«Можна провести аналогію з вершинами пагорбів і вишками стільникового зв’язку: звичайно, ви можете створити мережу, не розміщуючи вишки на пагорбах, однак, якщо вони все одно існують, то чому б не використати їх? Якщо у нас є подібний „Галактичний Інтернет“, то було б дивно не користуватися ним», — каже Райт.

Не всі зірки придатні для передачі чи приймання радіосигналів, адже деякі з них є частиною подвійної або потрійної системи або мають планету-гіганта, яка обертається навколо них по занадто вузькій орбіті. Навколо інших може знаходитися велика кількість планет. Через це зірки занадто сильно «розгойдуються», що утруднює підтримку вирівнювання.

Також важлива форма зірки-приймача, що відображає швидкість її обертання — чим вона ближча до сферичної, тим краще. Навіть Сонце не є ідеальною сферою — зірки, які обертаються дуже швидко, можуть випирати ближче до свого екватора, набуваючи витягнутої форми. Подальші дослідження повинні показати — можливо, поруч із нами існують зірки більш сферичної форми, які краще підходять на роль підсилювачів сигналу завдяки своєму меншому розгойдування.

А де всі?

Нещодавно ми писали, що вчені виявили невідомі радіосигнали, які виходять із центру Чумацького Шляху. Ці сигнали не відповідають жодному з відомих космічних об'єктів, що в теорії може означати, що з нами вже намагаються зв’язатися подібним чином.

Кербі впевнений — якщо людству вдасться подолати всі технологічні труднощі, придуманий ним із викладачем спосіб можна використовувати в далекому майбутньому для спілкування крізь галактики: «Тільки час покаже, чи зможе людство працювати разом для вирішення цих наукових завдань», — говорить астрофізик.