1.2. Поиск узкополосных сигналов ВЦ на радиотелескопе РТ-22 в Пущино в 2002-2003 гг.

Г. М. Рудницкий, ГАИШ, Москва

В 2002-2003 гг. на радиотелескопе РТ-22 Пущинской радиоастрономической обсерватории АКЦ ФИАН проводились поиски узкополосных сигналов предполагаемых позывных ВЦ. Наблюдения выполнялись на волнах 1.35 см (вращательная линия 6₁₆-5₂₃  молекулы  воды H₂O, лабораторная частота 22235.080 МГц) и 8.2 мм (вращательная  линия J = 4-3  молекулы цианацетилена HC₃N, лабораторная частота 36392.332 МГц).

Наблюдения на волне 1.35 см совмещены с программой многолетнего мониторинга космических мазеров, излучающих в линии H₂O. Мониторинг ведется с конца 1979 г. совместно специалистами ПРАО и ГАИШ. Сеансы наблюдений мазеров проводятся со средним интервалом в один месяц. Программа мониторинга содержит 90 космических мазеров, связанных с областями активного звездообразования в нашей Галактике и с газопылевыми оболочками переменных звезд поздних спектральных классов - красных гигантов. Излучение H₂O (λ = 1.35 см) в естественных радиоисточниках имеет мазерную природу, оно возникает при когерентном усилении радиоизлучения на частоте линии молекулами H₂O, населенности уровней которых резко отклоняются от равновесных, предписанных статистикой Больцмана, под действием механизма «накачки». Эффект усиления аналогичен действующему в лабораторных квантовых генераторах - мазерах и лазерах. Излучение естественных мазеров сильно переменно. Ряды наблюдений мазеров H₂O на длительном интервале времени (24 года) дают ценную информацию о динамике мазеров и околозвездных областей как молодых, так и старых звездных объектов.

Наблюдения на РТ-22 проводятся также на волне 8.2 мм. На этой волне находится линия молекул цианацетилена HC₃N. Эти молекулы достаточно обильны в межзвездных облаках газа и пыли.

Поисковые наблюдения по программе SETI ориентированы в первую очередь на поиск узкополосных сигналов позывных ВЦ от близких звезд солнечного типа. В выборе частоты для поиска сигнала мы исходим из того, что частота линии H₂O должна быть известна другой цивилизации. В особенности, если жизнь на планете этой цивилизации имеет водную основу, эта частота должна быть для них «магической», выделенной из всех других. Не стоит отвергать возможности посылки сигналов и на частоте линии цианацетилена. Эта молекула лежит в основе цепочки химических реакций, ведущих к образованию аминокислот - основных составляющих белковых молекул, поэтому ее частоты также могут быть использованы для межзвездной радиосвязи.

В поиске сигналов применяется штатная аппаратура РТ-22 для наблюдений в спектральных линиях на волнах 1.35 см и 8.2 мм. Параметры приемной аппаратуры приведены в Таблице 1. На входе приемника имеются усилители высокой частоты на полевых транзисторах. Для уменьшения шумов усилители охлаждаются жидким гелием при помощи холодильной установки замкнутого цикла. Температура шумов системы зависит, кроме самого усилителя, также от состояния атмосферы и от высоты объекта над горизонтом. Узкополосный характер предполагаемого сигнала требует высокого частотного разрешения. Поэтому используется фильтровой спектрометр, имеющий 128 смежных по частоте каналов, с полосами фильтров 7.5 кГц.

Таблица 1. Параметры приемной аппаратуры РТ-22.

Таблица 2. Список объектов мониторинга.

Примечания. 

Звездочкой  (*) отмечены объекты Программы Первого детского послания. 

Двумя звездочками (**) отмечены звезды школьной программы 2003 года.

Буквой Z обозначены звезды из Программы «Зодиак». Лучевые скорости звезд V_* даны относительно местного стандарта покоя (LSR), то есть учтено движение Солнечной системы к апексу.

Другие названия звезд:

Культурологические звезды

HD 37742 = ζ Ori A = 50 Ori A = Альнитак

HD 48915 = α CMa = 9 CMa = Сириус 

У этих звезд обнаружены планетные системы:

HD 75732 =  ρ1  Cnc = 55 Cnc

HD 95128 = 47 UMa

HD 190360 = GJ 777A

Сеансы наблюдений:

1   -    26-27 марта 2002 г. (1.35 см),

2   -    4-11 июля 2002 г. (8.2 мм),

3   -    12 ноября 2002 г. (1.35 см),

4   -    27 марта 2003 г. (1.35 см),

5   -    1-2 июля 2003 г. (1.35 см),

6   -    30 октября 2003 г. (1.35 см).

Применялась стандартная методика наблюдений, используемая при мониторинге космических мазеров. Описание методики дано в [1]. При наблюдениях каждой звезды приемник настраивался на частоту, соответствующую лучевой скорости звезды V_* (с учетом эффекта Доплера). При этом частота, соответствующая V_*, оказывалась в центре полосы частот спектроанализатора. Расчет частоты проводился в реальном времени на момент наблюдения с учетом движения Солнечной системы к апексу, орбитального движения и вращения Земли. Цикл наблюдений включал в себя запись калибровки - шумового сигнала с известной мощностью от газоразрядной лампы, подключенной ко входу приемника (в течение 1.5 минут), а затем записи сигнала (от 5 до 15 минут) в направлении на звезду и на площадку сравнения, отстоящую на 30' по азимуту. В измеренные значения сигнала вводились поправки за поглощение в атмосфере Земли.

В 2002-2003 годах на РТ-22 было выполнено шесть сеансов наблюдений по поиску узкополосных сигналов - позывных ВЦ. Сеансы проводились с участием школьников из Москвы, Пущино и Волгодонска. В программу наблюдений были включены 20 звезд, в том числе:

1) звезды Первого детского послания - шесть звезд, к которым в 2001 году были посланы сигналы при помощи 70-метровой антенны в Евпатории [2, 3];

2) звезды программы «Зодиак» Л.Н. Филипповой [4];

3) звезды, отобранные школьниками - участниками программы мониторинга звезд во время летней школы в Пущино в июле 2003 года;

4) «культурологические звезды» - Сириус α Большого Пса) и Альнитак (ζ Ориона A), предложенные школьниками.

Все наблюдавшиеся звезды перечислены в Таблице 2, для них приводятся основные данные (координаты, лучевые скорости, расстояния, спектральные классы; возрасты, если известны). Критерии отбора звезд обсуждаются в статье Л.Н. Филипповой [5]. Краткое сообщение о наблюдениях на РТ-22 трех звезд программы «Зодиак» в марте 2002 года было опубликовано ранее [1].

Ни у одной из наблюдавшихся звезд пока не обнаружено сигнала, заметно превышающего уровень шумов. Верхний предел на плотность потока радиосигналов ВЦ - от 10 до 20 Ян. На рис. 1-3 приведены примеры спектров, полученных на частотах линий HC₃N и H₂O для трех звезд программы. Стрелкой отмечена лучевая скорость звезды. Спектры на рис. 1-2 составлены из трех отдельных спектрограмм. Кроме центральной, еще по две спектрограммы были получены со сдвигом на 128 спектральных каналов в сторону положительных и отрицательных лучевых скоростей. Такая методика позволяет расширить диапазон приема с целью учета скорости орбитального движения планеты ВЦ относительно центральной звезды и тем самым повысить вероятность обнаружения сигнала.

Рис.1.: Спектрограмма на частоте линии HC₃N λ=8.2 мм для звезды HD 197076. Стрелкой отмечена лучевая скорость звезды V_*=-21,4 км/с.

Рис. 2:  Спектрограмма линии H₂O λ=1.35 см для звезды HD 10307. Стрелкой отмечена лучевая скорость звезды V_*=5,4 км/с.

Рис. 3:  Спектрограмма линии H₂O λ=1.35 см для звезды HD 126053. Стрелкой отмечена лучевая скорость звезды V_*=-8,6 км/с.

Рис.4: Спектрограмма линии H₂O λ=1.35 см для звезды VX Стрельца. Стрелками отмечены пики мазерного радиоизлучения H₂O

Для сравнения на рис. 4 приведен график, содержащий реальный сигнал космического радиоисточника (спектрограмма линии H₂O мазера), связанного со звездой - красным сверхгигантом VX Стрельца. Эта звезда входит в выборку космических мазеров, регулярно наблюдаемых на РТ-22 в рамках программы мониторинга мазеров H₂O.

Планируются дальнейшие наблюдения на РТ-22 звезд программы «Зодиак» [3] и звезд-адресатов Первого детского послания ВЦ; возможно, выборка звезд будет расширена.

1. Рудницкий Г.М. Поиск узкополосных сигналов ВЦ на волне 1.35 см от трех звезд программы «Зодиак» // Вестник SETI, 2002, N 3/20, с.23.

2. Пшеничнер Б.Г. Первое радиопослание детей внеземным цивилизациям // Вестник SETI, 2002, N 2/19, с.55.

3. Гиндилис Л.М., Гурьянов С.Е., Зайцев А.Л., Игнатьев С.П., Казаков Е.В., Петрович Н.Т., Пшеничнер Б.Г., Феодулова И.А., Филиппова Л.Н., Яценко С.П. Сигнал отправлен: 1-е детское радиопослание внеземным цивилизациям. Московский открытый проект «Здравствуй, Галактика!» // Вестник SETI, 2002, N 3/20, с.4.

4. Филиппова Л.Н. Список близэклиптикальных солнцеподобных звезд для SETI-программы «Зодиак» // Астрон. циркуляр, 1990, №1544, с.37.

5. Филиппова Л.Н. Выбор звезд-адресатов для Первого детского послания внеземным цивилизациям // Московский открытый проект «Здравствуй, Галактика!». Труды школы-семинара. Евпатория, август-сентябрь 2001 год. Выпуск 1, с.92.