Куда не смотреть в поисках внеземного разума

Есть вопрос в центре SETI, который не получает достаточного внимания. Это не вопрос о том, существуют ли инопланетяне, и не вопрос о том, есть ли у нас технологии для их обнаружения. Это гораздо более практическая проблема: как выбрать, какие из миллиардов звезд в нашей Галактике стоит слушать, если у нас ограниченное время работы телескопа?

Большинство программ SETI отвечают на этот вопрос, основываясь на близости. Направьте антенну на ближайшие, самые яркие звезды и надеетесь на лучшее. Это разумная стратегия: чем ближе источник, тем сильнее сигнал, но она игнорирует нечто фундаментальное. Не все звезды одинаково хороши для размещения сложной жизни. Некоторые горят слишком ярко и быстро умирают, некоторые слишком молоды, а некоторые химически обеднены так, что образование планет, не говоря уже об эволюции, становится крайне маловероятным. Слушать такие звезды — это не просто рискованно, это может быть полной тратой времени.

В Млечном Пути до 400 миллиардов звезд. Как показывает это изображение области звездообразования LH 95, поиск жизни среди них делает поиск иголки в стоге сена простым делом (Кредит: ESA/Hubble)

Вот с какой проблемой решил справиться турецкий школьник по имени Сахин Торлакджик. Результат, только что опубликованный в рецензируемом журнале, — это Каталог Торлакджика, основанная на правилах система фильтрации, примененная к почти 1,75 миллиона звезд из архива данных космического телескопа Gaia. Целью не было найти лучших кандидатов. Задача заключалась в том, чтобы систематически выявить худших и отложить их в сторону.

Используя семь параметров звезд, модель выделяет звезды, маловероятные для размещения сложной жизни, и исключает их из списка поиска. Звезды с массой более полутора солнечных масс сжигают свое топливо слишком быстро, и поскольку для эволюции сложности требуется как минимум несколько миллиардов лет, тяжелые звезды просто не живут достаточно долго. Звезды младше трех миллиардов лет сталкиваются с той же проблемой с другой стороны: жизнь на Земле потребовала примерно столько же времени, чтобы перейти от одноклеточных организмов. Звезды с недостаточным количеством железа и других тяжелых металлов изначально являются плохими кандидатами для формирования каменистых планет. Двойные системы (две звезды, обращающиеся друг вокруг друга) создают гравитационные условия, которые могут полностью дестабилизировать орбиты планет. Добавьте к этому фотометрическую изменчивость и хромосферно активные (вспышки и другие активные области в хромосфере) красные карлики, облучающие свои планеты радиацией, и у вас есть семь научно обоснованных причин сказать — не эта.

Художественное представление красного карлика (звезда типа M), который, согласно исследованию школьника Сахина Торлакджика, является хорошим кандидатом для поиска жизни (Кредит: NASA/Walt Feimer)

Примененная к полной выборке, модель исключает примерно 55 процентов звезд, оставляя 777,835 высокоприоритетных кандидатов. Возраст и металличность делают основную работу, каждый из них отвечает за исключение около 29 процентов от общего числа. Сохраненная популяция в основном состоит из K-карликов и спокойных M-карликов, которые являются более старыми, стабильными, химически богатыми звездами, дающими сложной жизни шанс на выживание.

Возраст звезд от Gaia имеет значительные погрешности, иногда охватывающие миллиарды лет, и то, как Торлакджик справляется с этой неопределенностью, является одним из самых интересных выборов в исследовании. Вместо того чтобы применять жесткое ограничение в три миллиарда лет и отбрасывать все, что выглядит моложе, Торлакджик применяет порог к верхнему пределу возраста. Эффект драматичен, и целых 355,086 звезд, которые более грубый подход исключил бы, были сохранены. Это небольшое методологическое решение с большими практическими последствиями.

Каталог также был сопоставлен с основным списком целей программы Breakthrough Listen, которая является самым заметным радиосканированием SETI, в настоящее время действующим. Более половины совпадающих целей Breakthrough Listen были бы отмечены для исключения по этим критериям обитаемости, в основном из-за низкой металличности. Это не критика Breakthrough Listen, а отражение двух действительно разных философий: одна оптимизирует обнаружение, другая — правдоподобие. Эти два подхода дополняют друг друга, и использование обоих вместе создает короткий список звезд, которые достаточно близки, чтобы их услышать, и достаточно многообещающие, чтобы стоить того, чтобы их услышать.

Каталог и инструмент доступны онлайн, так что любая телескопная программа в мире теперь может применить этот фильтр к любым звездным данным, которые она выберет. Неплохо для школьного проекта.