Моделирование показывает, как инопланетяне должны распространяться по Вселенной

Чем больше мы узнаем о планетах внутри и за пределами нашей Солнечной системы, тем сложнее становится вопрос, где могут находиться инопланетяне. Помимо обнаружения множества планет в обитаемых зонах вокруг их звезд и определения местонахождения новых классов экзопланет, которые могут быть хорошими кандидатами на жизнь, мы обнаружили жизнь на Земле, выдерживающую экстремальные условия, которые мы не считали возможными. Так где же все?

Среди первых попыток ответить на этот вопрос, известный как парадокс Ферми, один астрофизик пытался выяснить, сколько времени потребуется одной (или нескольким) цивилизациям, чтобы колонизировать галактику. В 1974 году в статье Майкла Харта с драматическим названием «Объяснение отсутствия инопланетян на Земле» утверждается, что если бы цивилизация попыталась, она смогла бы колонизировать галактику за относительно короткий промежуток времени.

«Предположим, что мы в конечном итоге отправим экспедиции к каждой из 100 ближайших звезд. (Все они находятся в пределах 20 световых лет от Солнца.) Каждая из этих колоний имеет потенциал в конечном итоге отправить свои собственные экспедиции, а их колонии, в свою очередь, могут колонизировать и так далее», — написал Харт. «Если бы между полетами не было пауз, граница освоения космоса тогда лежала бы примерно на поверхности сферы, радиус которой увеличивался со скоростью 0,10 с. При такой скорости большая часть нашей Галактики была бы пройдена за 650 000 лет. Если мы предположим, что время между путешествиями того же порядка, что и длина одного путешествия, то время, необходимое для того, чтобы охватить всю Галактику, увеличится примерно вдвое. Мы видим, что если бы в нашей Галактике существовали другие развитые цивилизации, они бы имели достаточно времени, чтобы добраться до нас, если только они не начнут освоение космоса менее 2 миллионов лет назад».

Если это хоть сколько-нибудь близко к правде, и учитывая, что нашей галактике около 13,6 миллиардов лет, то вызывает недоумение то, что мы не обнаружили внеземных цивилизаций. На самом деле, утверждается в статье, отсутствие инопланетян на Земле можно рассматривать как доказательство того, что инопланетной жизни вообще не существует. Если да, сказал Харт, то потребуется социологическое объяснение того, почему они не колонизировали галактику, хотя у них было для этого достаточно шансов. Если не будет найдено убедительное доказательство и пока мы не получим больше информации о формировании планет и других факторах, Харт сказал, что это «веское доказательство того, что мы — первая цивилизация в галактике».

Итак, глядя на звезды, стоит ли нам ожидать увидеть колонизированную галактику? По мнению команды ученых, которая попыталась изучить, как быстро цивилизация может заселить планеты в пределах своей досягаемости, расширение происходит не совсем так равномерно. Исследование опубликовано на сервере препринтов arXiv.

Они создали упрощенную модель Вселенной, состоящую из ячеек, представляющих обитаемые планеты. Затем было выделено трехмерное сферическое сечение этой модели с «цивилизацией» в центре. Эта цивилизация перемещается в другие клетки с постоянной скоростью и использует ресурсы новой планеты, чтобы продолжать распространяться дальше по галактике.

Ситуация усложняется тем, что команда использовала три разные модели Вселенной: статическую Вселенную, Вселенную, в которой доминирует материя, и Вселенную, в которой доминирует темная материя. Примерно 9,8 миллиардов лет назад стандартная модель космологии утверждала, что во Вселенной доминировала материя. Как во вселенных с материей, так и во вселенных, где доминирует темная материя, есть планеты, которые находятся вне досягаемости любой цивилизации, поскольку они удаляются (с их точки зрения) быстрее, чем скорость света. 

Мы можем видеть только свет, который достиг нашей точки зрения, а это означает, что существует предел того, какую часть Вселенной мы можем видеть, известную как наблюдаемая Вселенная, поскольку свет еще не достиг нас. 

По мере расширения Вселенной (как это происходит во Вселенной, где доминирует темная материя) расстояние между нами и всеми другими звездами увеличивается, а наша наблюдаемая Вселенная сжимается. Во вселенной, где доминирует темная материя, существует предел того, как далеко могут расширяться цивилизации, и этот предел сокращается по мере того, как Вселенная продолжает расширяться.

«Однако для Вселенной, в которой доминирует материя, в соответствии с уравнением Фридмана, сопутствующая сфера Хаббла сжимается, а не расширяется», — рассказал соавтор статьи Аллан Л. Алинеа. «Проще говоря, те планеты, которые находятся далеко от эталонной планеты в этой Вселенной (которые изначально «движутся» быстрее скорости света), «замедляются», что делает их достижимыми, по крайней мере, в принципе».

Хотя цивилизации во вселенной, где доминирует темная материя, со временем смогут достичь все меньшего и меньшего числа планет, они все же смогли колонизировать доступную им вселенную в разумные сроки. Во всех типах вселенных расширение начиналось медленно, а затем ускорялось по мере их распространения, предоставляя все больше и больше возможностей для обитания близлежащих планет. Наконец, по мере того, как они колонизируют свой пузырь, расширение замедляется, поскольку у них заканчиваются варианты.

Хотя то, что мы не сможем колонизировать за пределами нашей (огромной) наблюдаемой Вселенной, досадно, исследование предполагает, что, возможно, инопланетяне еще не колонизировали галактику и находятся на начальной медленной фазе расширения. Нам не следует беспокоиться, как Харту, из-за отсутствия контактов. Как только все начнет развиваться, возможно, через миллиарды лет после того, как мы все умрем, контакт с инопланетными формами жизни станет гораздо более вероятным.