Mokum P1059

Пораскапывал первоисточники истории «радиотелескоп VS. микроволновка», получил массу удовольствия. До широкой публики она была донесена в формулировках типа «астрономы 17 лет принимали помехи микроволновки за сигналы из космоса» (см., например, относительно сдержанную https://www.theguardian.com/science/2015/may/05/microwave-oven-caused-mystery-signal-plaguing-radio-telescope-for-17-years и многочисленные прихохатывающие перепечатки и переводы типа http://www.vokrugsveta.ru/news/226002/); публика, естественно, была умилена тупостью ученых, благодаря чему история поныне соперничает по популярности с тонко чувствующим мёртвым лососем в томографе. На самом деле, как обычно, а). журналисты пиздят прямо в заголовке, б). всё сложно.

Главный герой истории — 64-метровый компакт-параболик радиотелескоп Parkes, австралиец. Слушает небо тринадцатью детекторами радиоизлучения, расположенными в форме шестиконечной звезды. Not a coincidence, I guess.

Как и положено передовому научному оборудованию, работает на пределе чувствительности. Настолько на пределе, что при оцифровке сигнала применялся однобитный динамический диапазон. В каждую миллисекунду в каждом из 96 частотных каналов каждого из 13 детекторов сигнал либо есть, либо нет, к черту подробности.

как легко получить простым перемножением ^, телескоп генерировал около мегабита raw data в секунду (сейчас, после модернизации приемников — значительно больше); типичная поисковая сессия в рамках конкретного проекта при этом может состоять из пары сотен прицеливаний в разные участки неба по паре часов каждая. Получаются, конечно, не петабайты, как у некоторых других современных приборов, но вполне солидные архивы. Особенно для начала двухтысячных годов.

причём из-за работы на пределе чувствительности эти raw data — не «чёрный фон» с отдельными яркими сигналами, а белый шум. Причем при такой чувствительности телескоп даже самыми крохотными боковыми лепестками диаграммы направленности, естественно, слышит не только все микроволновки в округе, но и чёрт знает что ещё. Фильтрация сигналов — первое, что приходится освоить при эксплуатации таких штук, «а, это вы не отфильтровали микроволновку?» — первое, что приходится слышать по результатам.

первый принцип фильтрации очевиден — поскольку ожидается сигнал от удаленного точечного источника на небе, то фокусироваться и наблюдаться в полную силу он должен только на одном из тринадцати детекторов; пришедшая со стороны помеха скорее всего засветит их примерно одинаково. Но от какого-нибудь самолёта на эшелоне или неведомого процесса в ионосфере это может не спасти; применяется второй подход, позволяющий не только отделить «настоящие космические» сигналы, но и прикинуть расстояние до источника. У сигнала должна запаздывать низкочастотная составляющая.

межзвёздное пространство не совсем пусто, технически это ультраразреженная плазма, у которой есть показатель преломления, а у показателя преломления есть зависимость от длины волны. На дистанции в сотню тысяч световых лет излучение на 1.3 ГГц отстанет от излучения на 1.7 ГГц. На несколько сотен миллисекунд.

Величина запаздывания даёт не расстояние до источника как таковое, а некую суммарную концентрацию электронов на луче зрения — которую потом можно пытаться в расстояние пересчитать, отталкиваясь от тех или иных моделей межзвездной среды. Называется этот параметр dispersion measure (DM) и по принятому соглашению измеряется в потрясающей размерности — парсеки в кубическом сантиметре #взгляд_на_1829_метров

история началась в 2007 году — семнадцати лет с тех пор еще не прошло, и, следовательно, журналист пиздит — когда к архивным данным был применен новый алгоритм фильтрации и поиска значимых сигналов, и был обнаружен первый экземпляр того, что сейчас называется fast radio burst — зарегистрированный 24 июля 2001 года FRB 010724.

Явление было, прямо сказать, странным. Во-первых, величина частотного «размазывания» по времени указывала на то, что источник находится хуй знает где, но всяко не в нашей Галактике, продолжительность сигнала — на то, что источник весьма компактен, а учёт того и другого давал чудовищную энергию источника, сопоставимую со взрывами сверхновых. Теоретики, естественно, тут же радостно набежали и предложили пучок объяснений, начиная таки от сверхновых, продолжая сливающимися нейтронными звездами, догоняясь испаряющимися черными дырами и полируя дырами белыми (sic), но как-то всё было не то. Во-вторых, сигнал был довольно сильным, превосходящим порог чувствительности на два порядка — но при этом наблюдался ровно один. Если предполагать, что источники распределены в пространстве равномерно и вспышки случаются регулярно — непонятно, почему же не было зарегистрировано еще множество более слабых.

Были подняты архивы начиная с 1998 года (отсюда, собственно, в 2015 году взялось «семнадцать лет»; с таким подходом можно написать «особенности строения таза тиранозавров озадачивают ученых семьдесят миллионов лет»). В 2010 году появилась статья, с желчным прискорбием сообщавшая, что ни одного FRB больше не обнаружилось, зато нашлось шестнадцать единиц какой-то неведомой хуйни, совершенно точно имеющей земное происхождение — засвечивает все 13 детекторов сразу, проявляется исключительно в будние дни и рабочие часы — но при этом имеющей то же самое частотное размазывание по времени! Ну, _почти_ то же самое. Same-same but bit different.

Повисла несколько напряженная ситуация. С одной стороны, не возникало ни одной хорошей идеи, что же это такое может быть на Земле — частотный спектр сигнала перекрывал законодательно запрещенную полосу, так что это не могло быть какой-то намеренной передачей или основным режимом работы чего-либо, известные атмосферные явления не подходили, редкость регистрации затрудняла поиск источника (16 событий за пять лет, из них 11 — одной пачкой с интервалами по двадцать две секунды. ДВАДЦАТЬ ДВЕ. Что за прибор может работать по 22-секундному циклу?). С другой — на таком фоне было крайне сложно всерьез относиться к FRB 010724, несмотря на его принципиально отличные характеристики.

Неведомая хуйня получила название «перитон», по этому поводу в статье дан комментарий «The name is chosen from mythology to be unassociated with an exact physical phenomenon, due to the ambiguous origin of the detections; Perytons are winged elk that cast the shadow of a man». Всё в целом так, только мифология, из которой происходит крылатый олень с человеческой тенью, называется «Книга вымышленных существ» Борхеса.

Прошло пять лет. Был найден еще один FRB в архивах, и было зарегистрировано еще девять свежих. А также было зарегистрировано и найдено еще несколько десятков перитонов. Подозрение, что на самом деле это нифига не две отдельные сущности, не утихало; единственный FRB, зарегистрированный не на Parkes, а на знаменитом Аресибо, не очень спасал ситуацию.

Великая Охота на Микроволновку состоялась в начале 2015 года; надеюсь, кто-нибудь из непосредственных участников тех событий однажды напишет мемуары и расскажет, что скрывалось за сухим текстом научной статьи. Я глубоко восхищаюсь тем, какую силу духа, железные яйца и кипящую паранойю надо было иметь, чтобы вертеть 64-метровый телескоп в разные стороны и раз за разом пробовать, не получится ли какой-то из микроволновок в радиусе пяти километров испустить «внегалактический» сигнал. Потому что ведь не получалось, как правило.

Финал довольно известен — оказалось, что перитон с вероятностью ~50% воспроизводится, если при определенных положениях телескопа открыть дверцу работающей микроволновки. Что именно там в ней происходит, и почему она испускает такой долгий, имеющий «внегалактический» дрейф частоты сигнал — осталось некоторой загадкой. Магнетрон всё-таки скорее изделие инженерного искусства, чем исчерпывающе описанный наукой прибор. Типа флейты. Есть накачка энергии, есть резонансы, есть излучение. Поёт как надо. А что там за сильно нелинейный процесс при выключении происходит, непонятно.

И да, двадцать две секунды — это таки оказался цикл работы магнетрона при мощности микроволновки менее 100%. Описанный в её инструкции и подтвержденный прямыми измерениями. Двадцать две секунды. Возможно, это было десять имперских секунд, no idea.

…но нет, не финал. Той же весной 2015, буквально через десять дней, другая группа решила сыграть на добивание и опубликовала статью, в которой показала, что а). одиннадцать известных FRB с хорошей точностью расположены-де на расстояниях, кратных некоторой константе (что, естественно, пиздец, достойный гипотезы «нахождение в симуляции» ), б). всё это время имели-де выраженную тенденцию приходить в конце целой секунды по UTC (аналогично).

(Опять-таки восхищаюсь силой духа всех тех, кто после этого не разбежался с матерными воплями из этой темы и из науки вообще.)

(Но вообще если слишком спешить ставить точки на график, то в первом случайном десятке можно еще и не такое увидеть, и потом еще и искренне обижаться на мироздание, что новые точки не ложатся на ту кривую, что тебе пригрезилась. Всегда стараюсь не спешить ongoing эксперимент анализировать и особенно визуализировать. Эмоций много, поиск паттернов перегревается, а толку чуть).

По состоянию на 2019 год — наловлено более трех десятков FRB, в том числе обнаружена пара подтвержденных периодических источников. Дискретность расстояний и тяготение к целым секундам не подтвердились, по всему выходит, что радиовспышки «настоящие» Что их создаёт — остаётся невыясненным, все гипотезы, связывающие их с известными объектами, плохо стыкуются с оценками численности этих объектов. В общем, всё это время скорее не микроволновку принимали за космический источник, а наоборот (и, следовательно, журналист пиздит); сейчас внегалактическая природа считается не вызывающей сомнений. Хотя я уверен, что почти всем работающим по теме периодически является в кошмарах крылатый олень с человеческой тенью.