Расположение Земли на «Космической карте» Вояджера может быть неправильным

Это перевод статьи Итана Сигеля для Forbes от 17 августа 2017 года.

Так выглядят золотые пластинки «Вояджеров», запущенные с аппаратами 40 лет назад.

Аппараты «Вояджер-1» и «Вояджер-2» были запущены сорок лет назад. Они стали первыми рукотворными объектами, которые смогли покинуть пределы Солнечной системы. Но у аппаратов была ещё одна важная миссия: сообщение для того, кто сможет обнаружить их в далёком будущем: золотая пластинка «Вояджера». На ней находятся песни, изображения и звуки Земли, а главная их цель — позволить любому разумному виду узнать о человечестве. На поверхность пластинки нанесены диаграмы, одна из которых показывает положение Земли в галактике. И хотя метод отображения Земли довольно интересен, сейчас становится понятно, что скорее всего он не позволит инопланетянам обнаружить наше местоположение.

Если мы хотим отметить расположение Солнца в галактике, необходимо задать систему отсчёта. Мы могли бы отправить фото нашего звёздного неба, но спустя тысячу лет картина значительно поменяется. Мы могли бы отметить только самые яркие звёзды, находящиеся далеко друг от друга, но со временем и они могли бы погаснуть. Поэтому было решено использовать карту пульсаров.

Карта пульсаров, выполненная в цвете. Credit: Sam W

Как и миссии «Пионер 10» и «Пионер 11», «Вояджеры» несут на себе информацию о 14 различных пульсарах: отмечено их относительное расположение, расстояния, синхронизация частоты импульсов. На сегодняшний момент пульсары — самые точные и надёжные маяки Вселенной. Хотя их относительное положение со временем поменяется (со вращением звёзд Млечного Пути), их всё ещё можно будет идентифицировать по частоте импульсов и примерному расстоянию от Солнца. Считалось, что они будут оставаться стабильными десятки миллионов лет.

Плоскость магнитного поля пульсара и ось его вращения. Credit: Wikimedia Commons/Roy Smits

Фактически, это позволит людям далёкого будущего не только восстановить положение Земли и Солнца на момент запуска «Вояджеров», но и точно определить, когда они были запущены. В своё время выбор пульсаров был отличным решением. Ведь это нейтронные звёзды, массивные (гораздо более массивные, чем наше Солнце) шары нейтронов всего несколько километров в диаметре. Из-за заряженных частиц, изучаемых с поверхности и огромных скоростей вращения, приближающихся к скорости света (до 65%), эти объекты генерируют самые мощные поля в известной Вселенной: в триллионы и квадриллионы раз сильнее магнитного поля Земли.

Эти мощные магнитные поля ускоряют заряженные частицы и вызывают выбросы электромагнитного излучения. Каждый раз, проходя один оборот, звезда направляет импульс на всё, что находится в продолжении рисунка её магнитного поля. Именно «направленные» на нас пульсары были выбраны в качестве идентификаторов для пластинок на «Вояджерах». Так что в 1970-х подобный план казался действительно хорошим способом объяснить инопланетному интеллекту наше расположение.

Самая полная на данный момент карта Вселенной. На ней изображены галактики, чёрные дыры и пульсары. Credit: NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration

Однако с тех пор мы обнаружили два новых факта о пульсарах, которые показывают, что скорее всего любая инопланетная жизнь не сможет правильно воспользоваться нашей картой.

1) Судя по всему, в галактике Млечный Путь есть около одного миллиарда пульсаров. Основываясь на наблюдениях, уже сегодня мы можем сказать, что лишь 1% звёзд в процессе эволюции становится сверхновыми. В то же время огромное количество светил превращается в нейтронные звёзды и черные дыры. Сегодня Млечный Путь насчитывает около 400 миллиардов звёзд, а недавние исследования показывают, что одних только чёрных дыр в нашей галактике боле 100 миллионов. Нейтронных звёзд — в десять раз больше. Почти все такие звёзды обладают свойствами, которые могут заставить их «пульсировать» (это всего лишь значит, что линии их магнитного поля лежат в иной плоскости, чем ось вращения). То есть узнать, какие именно 14 пульсаров в далёком 1970 году мы выбрали для обозначения своего местоположения будет, мягко говоря, затруднительно.

Хотя периоды вращения пульсаров и постоянны, их ориентация в пространстве — нет. Со временем наблюдаемая частота пульсаций будет изменяться.

 

2) Какие именно пульсары будут «указывать» на Землю — предсказать невозможно. Большинство нейтронных звёзд не кажутся нам пульсарами потому что их импульсы не направлены в нашу сторону. Но ведь со временем могут появляться новые пульсары. А старые могут исчезнуть. Это показывают даже наши наблюдения, произведённые с момента запуска «Вояджеров». Посколько объекты вращаются и движутся в пространстве, их относительная ориентация меняется. Так что спустя миллионы лет магнитные поля пульсаров вполне могут указывать совершенно в другую сторону. Те, что мы видим сейчас — могут выглядеть просто нейтронными звёздами. А сегодняшние нейтронные звёзды станут для нас пульсарами. Добавьте тот факт, что с течением времени меняется скорость вращения пульсаров — и станет понятно, что частота их «мигания» изменится спустя миллионы лет. К тому времени, как какой-нибудь инопланетянин поймает нашу карту, она будет безнадёжно устаревшей.

Джоселин Белл-Бернелл, открывшая пульсары

Пусльары были впервые обнаружены 50 лет назад (открытие принадлежит Джоселин Белл-Бернелл), в 1967 году. Тогда они казались невероятно стабильными. Сегодня же мы гораздо лучше понимаем их природу, видим, что их свойства могут меняться со временем. Это действительно очень долгоживущие маяки Вселенной! Но оглядываясь сегодня назад, мы понимаем, что лучше было вместо пульсаров изобразить параметры и астрономический свойства Солнца, массы, радиусы, атмосферые и орбитальные параметры планет. В конце-концов, это именно та информация, которую мы используем для идентификации далёких звёздных систем.

Изображение, показывающее строение нашей Солнечной системы и системы TRAPPIST-1, не так давно обнаруженной астрономами.

Вместо этого мы отправили примитивное сообщение, как бы хорошо оно ни звучало. В то время как алармисты утверждают, что карта может направить злобных инопланетян на Землю, по сути, эти карты являются самой бесполезной информацией, которую несут на себе «Вояджеры». Вот что говорит Фрэнк Дрейк, который работал с Карлом Саганом над пластинками аппаратов:

Нам нужно было добавить что-то, что раскрыло бы историю «Вояджера»: сколько он путешествует, откуда он вообще взялся. Пульсары были чудом… Никакие другие объекты на небе не могли с ними сравниться. Каждый пульсар обладал своими свойствами: частотой пульсаций, положением. Поэтому мы были уверены, что это позволит любым существам ориентироваться по таким объектам, как бы далеко они ни были.

Пусть тогда эти маяки и казались уникальными и стабильными, но сегодня нам известна их, пускай и медленная, но всё же изменчивость. Это сравнимо с попыткой идентифицировать Землю по сверхконтиненту Пангея. Отправив сообщение именно в таком виде, мы поставили инопланетянам трудновыполнимую задачу. Никто не отрицает элегантности идеи отправить карту пульсаров. Но к моменту, когда она окажется в руках у разумного существа, она станет для него одной из самых трудных для расшифровки задач в истории Вселенной.