Внеземной. В поисках инопланетного разума

Нейтральный атом водорода состоит из одного протона и одного электрона. Но при высоких температурах и под воздействием ультрафиолетовой радиации они разделяются (ионизируются): атом водорода теряет свой электрон и существует как одиночный положительно заряженный протон. Это меняет свойства водорода, если конкретнее, тип излучаемого им радиосигнала. Электрон, когда он связан в нейтральном атоме водорода, может перескакивать между энергетическими состояниями, высшим и низшим, испуская при этом переходе фотон, безмассовую частицу – в виде радиоволны длиной (в данном случае) 21 сантиметр. Но ионизированный водород лишен своего электрона, поэтому этого делать не может.

Примерно спустя 380 тысяч лет после Большого взрыва Вселенная остыла настолько, что электроны и протоны смогли соединиться в нейтральные атомы водорода, и с этого момента должны излучаться первые фотоны, имеющие характерную сигнатуру водорода – длину волны в 21 сантиметр, – которые мы можем начать искать. В течение сотен миллионов лет атомы водорода оставались нейтральными, электроны в них перескакивали между своими более высокими и низкими энергетическими уровнями, излучая характерные волны, – и так вплоть до эпохи образования звезд, а затем и галактик, когда водород во Вселенной снова перешел в ионизированное состояние.

Звезды излучают не только видимый свет, они испускают, в частности, ультрафиолетовую радиацию, способную расщепить атом водорода на составные части – электрон и протон. Когда зажглись первые звезды, они повторно ионизировали нейтральный атомарный водород во Вселенной. Это не произошло мгновенно, это была эпоха, долгий период, когда ультрафиолетовый свет от самых первых звезд и черных дыр расщеплял темный туман нейтрального водорода Вселенной на протоны и электроны. Это изменение химии Вселенной подсказывает астрофизикам, какие данные они должны в связи с этим искать – отсутствие излучения длиной волны 21 сантиметр. Ионизированные атомы водорода не излучают эти радиосигналы, а нейтральные – излучают.

Таким образом, время исчезновения излучения на волне в 21 сантиметр является временем возникновения звезд. Подобно знаменитой истории о Шерлоке Холмсе и собаке, которая не лаяла, эта научная загадка стала делом о водороде, который больше не излучал на волне 21 сантиметр.

Пока я пишу эти строки, сбор данных, которые должны помочь нам точно узнать, когда именно начали сиять первые звезды, продолжается. В Южной Африке с помощью радиотелескопа с антенной-решеткой «Телескоп эпохи реионизации водорода» (Hydrogen Epoch of Reionization Array, HERA) сейчас проводятся измерения излучения длиной волны 21 сантиметр времен ранней Вселенной. Космический телескоп Хаббла недавно обнаружил галактику, которая возникла всего через 380 миллионов лет после Большого взрыва. Ожидается, что планируемый в 2021 году к запуску на орбиту космический телескоп Джеймса Уэбба – несколько десятилетий назад я сам работал в первой научной консультативной группе этого проекта – сможет найти галактики из еще более ранних времен. В стадии разработки находятся 24,5-метровый телескоп «Гигантский Магеллан», Тридцатиметровый телескоп, Европейский чрезвычайно большой телескоп – с диаметром апертуры 39 метров.

Мы только начинаем обрабатывать данные, полученные в ходе этих исследований, только начинаем понимать детали процесса рождения первых звезд. И это знание, когда мы его получим, будет иметь непосредственное отношение к вопросу существования в космосе иных разумных видов, помимо нашего. Если Оумуамуа – артефакт инопланетной технологии, то его разработчики почти наверняка должны были заглянуть в туманное прошлое нашей общей Вселенной и аналогичным образом извлечь данные из излучения ионизированного и нейтрального водорода. Быть настолько любопытным, чтобы исследовать космос рядом с собственной звездной системой или в межзвездном пространстве, – по умолчанию означает интересоваться Вселенной: ее свойствами, ее прошлым и ее будущим. Дело не только в том, что факт наличия у нас любопытства и соответствующего поведения можно считать залогом наличия любопытства и похожего поведения у внеземной жизни. Верно и то, что открытия в науке дадут нам основу, язык для понимания внеземного разума, возможно, даже для общения с ним. Наука также дает нам способ осмыслить то, что нам открывается, пусть и мимолетно, пусть частично. Ведь если мы способны такое построить, велики шансы на то, что и иной разум, если он существует, мог сделать то же самое.

9. Фильтры