Астрономы охотятся за сферами Дайсона
Есть что-то поэтическое в попытке человечества обнаружить другие цивилизации где-то в просторах Млечного Пути. Есть в этом и что-то тщетное. Но мы не собираемся останавливаться. В этом мало кто сомневается.
Одна группа ученых считает, что, возможно, мы уже обнаружили техносигнатуры сфер Дайсона, созданных технологической цивилизацией, но их обнаружение скрыто в наших огромных массивах астрономических данных.
Сфера Дайсона - это гипотетический инженерный проект, который могут построить только высокоразвитые цивилизации. В этом смысле слово "продвинутые" означает такие почти невообразимые технологические достижения, которые позволили бы цивилизации построить структуру вокруг целой звезды. Эти сферы Дайсона позволили бы цивилизации использовать всю энергию звезды.
Цивилизация могла бы построить нечто столь массивное и сложное, только если бы достигла II уровня по шкале Кардашева. Сферы Дайсона могут быть техносигнатурой, и команда исследователей из Швеции, Индии, Великобритании и США разработала способ поиска техносигнатур сфер Дайсона, который они назвали "Проект Гефестос". (Гефестос был греческим богом огня и металлургии).
Они опубликовали свои результаты в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Исследование называется "Проект Гефестос-II. Кандидаты в сферу Дайсона из Gaia DR3, 2MASS и WISE".
Ведущий автор - Матиас Суазо, аспирант факультета физики и астрономии Уппсальского университета в Швеции. Это уже вторая статья, представляющая проект "Гефестос". Первая находится здесь.
"В этом исследовании мы представляем комплексный поиск частичных сфер Дайсона, анализируя оптические и инфракрасные наблюдения Gaia, 2MASS и WISE, - пишут авторы. Это крупномасштабные астрономические исследования, созданные для разных целей.
В ходе каждого из них было получено огромное количество данных об отдельных звездах. "В этой второй работе рассматривается фотометрия Gaia DR3, 2MASS и WISE ~5 миллионов источников для создания каталога потенциальных сфер Дайсона, - объясняют авторы.
Проанализировать все эти данные - непростая задача. В этой работе команда исследователей разработала специальный конвейер данных, который прокладывает себе путь через объединенные данные всех трех обзоров. Они отмечают, что ищут частично завершенные сферы, которые будут испускать избыточное инфракрасное излучение.
"Такая структура будет излучать избыточное тепло в виде среднего инфракрасного излучения, которое, помимо степени завершенности структуры, будет зависеть от ее эффективной температуры", - пишут Суазо и его коллеги.
Проблема в том, что это не единственные объекты, которые так поступают. Многие природные объекты тоже излучают, например, кольца околозвездной пыли и туманности. Фоновые галактики также могут испускать избыточное инфракрасное излучение и создавать ложные срабатывания. Задача конвейера - отфильтровать их.
"Для выявления потенциальных кандидатов в сферу Дайсона был разработан специализированный конвейер, в котором основное внимание уделяется обнаружению источников, демонстрирующих аномальный избыток инфракрасного излучения, который нельзя отнести ни к одному из известных естественных источников такого излучения", - объясняют исследователи.
Эта блок-схема показывает, как выглядит конвейер.
Конвейер - это только первый шаг. Команда подвергла список кандидатов дальнейшей проверке на основе таких факторов, как эмиссия H-альфа-излучения, оптическая изменчивость и астрометрия.
В последнем отборе участвовало 368 источников. Из них 328 были отклонены как смеси, 29 - как нерегулярные и четыре - как туманности. Таким образом, из примерно 5 миллионов исходных объектов осталось только семь потенциальных сфер Дайсона, и исследователи уверены, что эти семь объектов являются подлинными.
"Все источники являются четкими излучателями среднего инфракрасного диапазона без явных загрязнителей или признаков, указывающих на очевидное происхождение в среднем инфракрасном диапазоне, - объясняют они.
Это семь самых сильных кандидатов, но исследователи знают, что это все еще только кандидаты. Могут быть и другие причины, по которым эти семь излучают избыточное инфракрасное излучение. "Присутствие теплых мусорных дисков, окружающих наших кандидатов, остается правдоподобным объяснением избыточного инфракрасного излучения наших источников", - объясняют они.
Но их кандидаты, похоже, являются звездами М-типа (красными карликами), а мусорные диски вокруг М-карликов встречаются очень редко. Однако все усложняется тем, что некоторые исследования показывают, что мусорные диски вокруг М-карликов формируются по-разному и выглядят по-разному.
Один из типов мусорных дисков, называемый экстремальными мусорными дисками (Extreme Debris Disks, EDD), может объяснить некоторую светимость, которую команда наблюдает вокруг своих кандидатов. "Но эти источники никогда не наблюдались в связи с М-карликами", - пишут Суазо и его соавторы.
Таким образом, у команды осталось три вопроса: "Являются ли наши кандидаты странными молодыми звездами, поток которых не меняется со временем? Являются ли эти звезды дисками обломков М-карликов с экстремальной фракционной светимостью? Или что-то совершенно другое?"
"Проанализировав оптическую/NIR/MIR фотометрию ~5 x 106 источников, мы обнаружили семь видимых М-карликов, демонстрирующих инфракрасный избыток неясной природы, который совместим с нашими моделями сферы Дайсона", - пишут исследователи в своем заключении.
Существуют естественные объяснения избыточного инфракрасного излучения, исходящего от этих семи объектов: "Но ни одно из них не объясняет такого явления у кандидатов, особенно учитывая, что все они являются М-карликами".
Исследователи говорят, что последующая оптическая спектроскопия поможет лучше понять эти семь источников. Лучшее понимание выбросов H-альфа-излучения особенно ценно, поскольку они также могут исходить от молодых дисков.
"В частности, анализ спектральной области вокруг H-альфа может помочь нам окончательно исключить или подтвердить наличие молодых дисков", - пишут исследователи.
"Для раскрытия истинной природы этих источников определенно необходимы дополнительные анализы", - заключают они.