21 марта 2025 года Александр Дмитриевич Панов, руководитель семинара SETI имени Льва Мироновича Гиндилиса, рассказал о двух, идущих прямо сейчас революциях в космологии. Обе революции связаны с новыми инструментами наблюдений и полученными на них данными, не вписывающимися в актуальную космологическую модель.
Также состоялся подробный отчет о наблюдениях на инструменте, находящемся в иркутской области.
В завершение мероприятия участники обменялись мнениями о роли ИИ в поисках сигналов ВЦ и новых инструментах поиска.
Революции в космологии, поиск наносекундных оптических сигналов
00:00 Введение и новости
- Начало семинара научно-культурного центра SETI имени Льва Гиндилиса.
• Обсуждение результатов четырех лет наблюдений по поиску оптических наносекундах транзиентов с системой Тайга ХайСкор.
• Упоминание о новостях, которые еще не созрели для обсуждения.
01:03 Космологические революции
- В космологии происходят две революции, связанные с продвижением в рамках стандартной модели лямбда-си.
• Стандартная модель лямбда-си не является абсолютно точной, и многие параметры были зафиксированы априори.
• Эти революции связаны с возможными изменениями в модели большого взрыва и инфляции.
02:21 Космологический член и темная материя
- Обсуждение космологического члена, также известного как темная материя.
• В стандартной модели лямбда-си темная материя считается константой с отрицательным давлением.
• Это давление является источником антигравитации, что ускоряет расширение Вселенной.
04:15 Телескоп DESI
- Описание телескопа DESI, который измеряет спектры далеких галактик.
• Телескоп имеет 5000 спектральных роботов, что позволяет одновременно снимать спектрограммы.
• DESI изучает барионные акустические осцилляции БАО, что помогает изучать распределение вещества во Вселенной.
06:23 Результаты DESI
- DESI показывает, что уравнение состояния темной энергии зависит от времени.
• В стандартной модели темная энергия имеет уравнение состояния с точно минус единицей.
• DESI измеряет параметры, которые показывают, что темная энергия имеет уравнение состояния, зависящее от времени.
07:16 Параметрические и непараметрические оценки
- DESI использует параметрические и непараметрические оценки для измерения параметров темной энергии.
• Параметрические оценки предполагают аналитическую зависимость функции от красного смещения.
• Результаты показывают, что темная энергия имеет уравнение состояния, зависящее от времени, что противоречит стандартной модели.
10:28 Параметр замедления
- Обсуждение параметра замедления, который показывает, расширяется ли Вселенная с ускорением или замедлением.
• В стандартной модели параметр замедления должен становиться отрицательным при больших значениях красного смещения.
• Результаты DESI показывают, что параметр замедления может стать положительным, что противоречит стандартной модели.
12:30 Проблемы с плотностью энергии и темной материи
- Обсуждение возможности решения проблемы плотности энергии и темной материи.
• Упоминание множества статей на эту тему.
• Непараметрическое оценивание показывает большие ошибки в экспериментальных точках.
13:43 Атакамский космологический телескоп
- Атакамский телескоп измеряет реликтовое излучение и вычисляет среднее значение космологической постоянной.
• Среднее значение близко к минус единице, что объясняет предыдущие результаты.
• Ранее данные по реликтовому излучению не позволяли увидеть отклонения от минус единицы.
15:35 Физическая природа космологической постоянной
- Космология испытывает потрясение из-за возможного значения космологической постоянной меньше минус единицы.
• Скалярное поле не может обеспечить такое значение.
• Необходимы новые идеи для объяснения этого явления.
16:58 Широкопольные поиски субмикросекундных оптических сигналов
- Доклад о широкопольных поисках субмикросекундных оптических сигналов с черенковским массивом Тайга Хайскора.
• Уточнение термина "субмикросекундные" импульсы для более точного описания.
• Цель поиска - инопланетные цивилизации, которые будут значительно более продвинутыми, чем наша.
17:57 Классификация внеземных цивилизаций по Кардашову
- Классификация цивилизаций по Кардашову: первый тип - цивилизация типа нашей, второй тип - цивилизация в окрестности звезды.
• Цивилизации второго типа могут создавать астроинженерные конструкции и мощные передатчики.
• Поиск цивилизаций второго типа включает использование радиотелескопов для обнаружения сигналов от звезд.
20:23 Наблюдения и цивилизации второго типа
- Наблюдения дают информацию только о цивилизациях второго типа.
• В зоне около тысячи световых лет есть около миллиона кандидатов.
• Просмотрено около четырех тысяч кандидатов, что составляет лишь малую часть задачи.
21:15 Цивилизации первого типа
- Цивилизации первого типа не могут использовать всенаправленные маяки.
• Они могут передавать информацию узконаправленными лучами или сканировать все небо.
• Ожидается короткий сигнал, который пройдет непредсказуемо.
22:09 Всенаправленные поиски
- Для поиска цивилизаций первого типа нужны всенаправленные поиски.
• В радиодиапазоне это невозможно из-за отсутствия суперкомпьютеров.
• В оптическом диапазоне задача решается проще.
23:08 Проект Тайга Хайскора
- Проект Тайга Хайскора использует широкопольные оптические наблюдения.
• Установка регистрирует черенковское излучение от широких атмосферных ливней.
• Параметры световых импульсов от ливней похожи на ожидаемые от лазеров внеземных цивилизаций.
24:51 Конструкция установки
- Установка Тайга Хайскора состоит из оптических станций с углом обзора 60 градусов.
• В комплексе 120 оптических станций, покрывающих площадь около полутора квадратных километров.
• Установка записывает оптические сигналы с шириной канала 0.5 наносекунды.
27:38 Чувствительность и регистрация
- Установка регистрирует импульсы длительностью от 10 до 150 наносекунд.
• Чувствительность установки составляет 3000 квантов на квадратный метр за 10 секунд.
• Установка регистрирует атмосферные ливни и удаленные оптические транзиенты.
29:44 Отличие сигналов
- Удаленные транзиенты регистрируются как плоские световые фронты.
• Широкие атмосферные ливни регистрируются в виде пятен.
• Установка позволяет различать сигналы от удаленных транзиентов и широких атмосферных ливней.
31:15 Регистрация наносекундных оптических импульсов
- Регистрация коротких импульсов, начиная с 10 наносекунд.
• Источник должен быть меньше 3 метров для излучения таких импульсов.
• Неожиданные результаты, такие как сигналы от спутников.
32:14 Спутники и калибровка
- Спутники с лазерными дальномерами полезны для калибровки.
• Решение одной из задач с помощью спутников.
• Вторая задача - испарение реликтовых черных дыр.
34:06 Реликтовые черные дыры
- В космологии накопилось несколько необъясненных результатов.
• Гигантские черные дыры в центрах галактик и их происхождение.
• Открытие гравитационных волн от слияния черных дыр.
35:48 Необъясненные черные дыры
- Черные дыры, не похожие на звездные.
• Черные дыры с запрещенными массами.
• Первые галактики с развитой структурой.
37:29 Реликтовые черные дыры как объяснение
- Реликтовые черные дыры возникли на стадии инфляции или большого взрыва.
• Объяснение множества необъясненных фактов.
• Нелинейная теория возмущений для описания реликтовых черных дыр.
39:32 Испарение реликтовых черных дыр
- Испарение остатков реликтовых черных дыр.
• Хокинговское излучение и его влияние на черные дыры.
• Возможность наблюдения оптических вспышек от испарения черных дыр.
43:23 Окретность вещества на черные дыры
- Окретность вещества на черные дыры и ее последствия.
• Возникновение пучков частиц и их регистрация.
• Возможность наблюдения вспышек от окретности на астрофизических расстояниях.
44:48 Лазеры для передачи информации
- Лазеры могут передавать информацию на межгалактические и внутригалактические расстояния.
• Для покрытия зоны обитания Солнца нужен лазер мощностью 250 мегаджоулей за 10 наносекунд.
• Такие лазеры уже существуют и используются в лазерном термоядерном синтезе.
46:05 Лазерные решетки
- Для прицеливания на Землю с расстояния 10 тысяч световых лет нужен лазер мощностью 12 мегаджоулей за 10 наносекунд.
• Лазерные решетки позволяют создавать мощные лазеры с большой апертурой.
• Лазерные фазированные решетки уже существуют и работают как один широкий лазер.
47:40 История и развитие оптических сетей
- Идея оптических сетей была предложена в 1961 году.
• В 2001 году в СССР развивалась программа оптических сетей.
• В настоящее время ведется широкопольный поиск цивилизации первого типа.
49:35 Программа Pan-STARRS
- Программа Pan-STARRS разрабатывала мозаику дешевых телескопов на френелевских линзах.
• Проект был приостановлен, и сейчас поиском цивилизации первого типа занимаются только в России.
50:32 Обработка данных
- В 2018-2020 годах обрабатывались данные с массива Хай-Скора.
• Удалось различить сигналы широких атмосферных ливней и удаленных транзиентов.
• При больших углах фон оставался, и сигналы спутника не всегда удавалось отличить от удаленных транзиентов.
52:34 Новые сезоны наблюдений
- В 2021 году были опубликованы две статьи о результатах обработки данных.
• В 2019-2022 годах проводились наблюдения зимой, когда астроклимат лучше.
53:25 Методика и результаты
- Амплитуды сигналов во всех оптических станциях должны быть одинаковыми.
• Спектры оптических сигналов за одну ночь должны быть одинаковыми.
• Вводится поправочный коэффициент для каждой станции для корректного сравнения амплитуд.
55:23 Фитирование спектров
- Спектры фитируются аналитической степенной функцией.
• Хи-квадрат на степень свободы показывает качество фитирования.
• Дрон с фотодиодом создавал тестовые сигналы, что влияло на амплитудное распределение.
57:30 Проблемы с экспозицией
- Не все станции работают одинаковое время за ночь.
• Электроника может изменять порог регистрации, что влияет на сигналы.
• Нормировка по времени работы станций помогает исправить ошибки.
58:54 Ошибки во времени срабатывания
- Оптические станции соединены с центральными серверами оптическими кабелями.
• Неточные времена задержек сигналов приводят к ошибкам в определении направления на сигнал.
• Использование сигнала дрона помогает исправить ошибки во времени срабатывания станций.
01:00:17 Итерационная процедура
- Итерационная процедура исправляет ошибки во временах срабатывания станций.
• Проверка качества исправлений проводится по сферическим оптическим фронтам дрона.
• Траектория дрона восстанавливается с помощью итерационной процедуры.
01:01:56 Контроль качества
- Дроны использовались для контроля качества исправления ошибок.
• Ошибки исправлялись по сигналу широких атмосферных ливней.
• Фронты оптических ливней не точно сферические, но в среднем можно вычислять ошибки станций.
01:03:25 Коррекция ошибок фитирования
- Средняя ошибка фитирования до коррекции составляла 6 наносекунд.
• После 10 итераций исправления ошибка уменьшилась до 1.9 наносекунд.
• Фитирование улучшилось, ошибки стали более предсказуемыми.
01:04:22 Полеты дронов и спутников
- В сезоне 2021-2022 летало много дронов.
• Спутник Калипсу больше не летает, но другой спутник продолжает.
• Данные пролетов спутников используются для калибровки.
01:06:19 Методика апроксимации
- Апроксимация времен срабатывания оптических станций сферическими и плоскими световыми фронтами.
• Сферические фронты подходят для описания событий ШАЛ.
• Плоские фронты используются для поиска плоских событий от далеких транзиентов.
01:07:17 Фильтрация выбросов
- Проводится фит с фильтрацией выбросов.
• Отклонения от времен срабатывания станций более чем на три стандартных отклонения считаются плохими.
• Алгоритм отбрасывает плохие события и повторяет фит до тех пор, пока не останутся только хорошие точки.
01:09:09 Сравнение алгоритмов
- Плоский фронт отбрасывает меньше станций, чем сферический.
• Для больших событий, таких как 50 станций, отбрасывается до 25 станций, но остается достаточно для хорошего фита.
• Алгоритмы сферический и плоский сильно отличаются.
01:10:53 Определение направления оси ливня
- Сравнение определения направления оси ливня с помощью плоского и сферического алгоритмов.
• Разброс между алгоритмами составляет около 0.5 градусов.
• Определение случайных ошибок для плоского алгоритма.
01:11:41 Определение координат по пролету спутника
- Определение координат спутника по траектории.
• Случайная ошибка определения угла зависит от качества траектории.
• Ошибки для разных сезонов различаются, но в целом составляют около 0.05 градуса.
01:13:31 Сигнатуры для выделения плоских событий
- Использование сигнатур для выделения плоских событий из фона событий ШАЛ.
• В сезоне 2018-2019 годов сигнатуры не полностью справились с фильтрацией фона.
01:14:25 Введение в сигнатуры
- Обсуждение сигнатур: степень плоскостности события по амплитудам, качество аппроксимации времен станций для плоского светового фронта, размер события.
• Размер события связан с различием между шалом и удаленными оптическими транзиентами.
• Использование набора сигнатур для фильтрации событий.
01:15:21 Проблемы с размером события
- Размер события оказался неэффективным критерием из-за длинных, но узких событий.
• Эти события портят фон и не похожи на события удаленных транзиентов.
• Введение новой сигнатуры - площади события.
01:16:18 Площадь события
- Площадь события вычисляется как площадь многоугольника, образованного сработавшими станциями.
• Площадь выражается в относительных единицах и помогает фильтровать события.
• Использование площади события в качестве фильтра для отсеивания спутников.
01:18:15 Высота события
- Высота события определяется как координаты центра сферического фронта.
• Разные события имеют разные высоты, что может быть связано с рассеянием лазерного луча в атмосфере.
• Удаленные транзиенты должны фиксироваться на высоте бесконечности, но это не всегда так.
01:21:46 Настройка сигнатур
- Использование траекторий спутников для настройки сигнатур площади и высоты.
• Введение новых оптических станций требует разбиения времени наблюдений на периоды.
• Обработка событий в зависимости от количества работающих станций в разные сезоны.
01:23:34 Примеры обработки данных
- Примеры обработки данных для разных сезонов и периодов.
• Распределение событий по высоте и площади для спутников.
• Влияние количества работающих станций на результаты фильтрации.
01:25:23 Анализ событий и фильтров
- Максимальная площадь событий небольшая из-за неполной работы оптических станций.
• Используются два фильтра для отсеивания событий.
• Некоторые события не соответствуют плоским фронтам и отбрасываются.
01:26:17 Распределение высот и площадей
- Три траектории спутников и одно событие, похожее на плоский фронт.
• Событие не соответствует плоскому фронту, так как не совпадает с сигналами калипса.
• Событие отбрасывается как кандидат в транзиенты.
01:28:15 Результаты сезонов 2020-2022
- В сезонах 2020-2022 не найдено новых событий.
• Распределение высот и площадей отличается от предыдущих сезонов.
• Нет новых кандидатов в транзиенты.
01:30:12 Новый порог на поток событий
- Экспозиция за четыре сезона составляет 2122 часа.
• Поле зрения 0.6 стерадиан.
• Новый порог на поток событий: 1 на 10^-3 на стеради в час.
01:31:09 Публикация статьи
- Статья опубликована в архиве и готовится к печати в астрономическом журнале.
• Статья прошла рецензирование и будет опубликована в английском журнале.
01:32:19 Вопросы и ответы
- Обсуждение прикладных применений астрофизики в технологиях интернет вещей.
• Низкая надежность оборудования и необходимость обслуживания.
• Установка Хайскора ориентирована на космические лучи и гамма-астрономию.
01:34:56 Регистрация гамма-квантов
- Установка может регистрировать гамма-кванты от испаряющихся черных дыр.
• Предварительная обработка данных адаптирована для поиска узких групп гамма-квантов.
• Новые сезоны 2023-2024 будут обрабатываться в мультимессенджер режиме.
01:36:52 Обзор поля зрения
- Установка Хайскора направлена на краба и бумеранг.
• Вертикальное положение установки лучше для широких атмосферных ливней.
• Обзор охватывает значительную часть галактики, но не центр.
01:39:06 Обработка данных
- Запись данных возможна с более низких оборотов.
• Каждая оптическая станция работает независимо и записывает поток данных.
• Данные хранятся на жестких дисках и могут быть обработаны на разных уровнях.
01:40:13 Высота спутников
- Спутник виден, когда он проходит через зенит.
• Лазерный луч спутника также влияет на видимость.
• Спутник виден редко из-за его положения и лазерного луча.
01:41:51 Суперкомпьютеры и обработка данных
- Суперкомпьютеры не используются для обработки данных.
• Антенная решетка состоит из простых элементов, но требует оптоволоконных кабелей.
• Данные обрабатываются на ноутбуках, что достаточно для текущих задач.
01:45:26 Важность открытия
- Пресса часто преувеличивает важность открытий.
• Открытие связано с новой субстанцией, которая ведет себя непонятно.
• Эксперименты необходимы для проверки моделей гравитации и расширения Вселенной.
01:47:39 Искусственный интеллект в астрофизике
- Искусственный интеллект может решать некоторые задачи, но не всегда дает значительный выигрыш.
• Генеративный интеллект не приносит пользы, кроме обобщения данных.
• Для поиска аномалий лучше использовать оригинальные тексты и поисковые системы.