Австралийские астрономы обнаружили неожиданное явление при анализе данных радиотелескопа Murchison Widefield Array, расположенного в Западной Австралии. Телескоп, состоящий из 4096 антенн, предназначенных для обнаружения радиосигналов возрастом более 13 миллиардов лет, зафиксировал нечто гораздо более близкое – телевизионную трансляцию.

Это открытие озадачило учёных, поскольку телескоп находится в специально отведённой «радиотихой» зоне, где австралийское правительство строго регулирует уровень сигналов от всего радиокоммуникационного оборудования, включая телевизионные передатчики, Bluetooth устройства, мобильные телефоны и другие источники, чтобы минимизировать помехи для телескопов в этом районе. Ещё более удивительным было то, что телевизионный сигнал, казалось, перемещался.

Джонатан Побер, физик из Университета Брауна и руководитель исследовательской группы проекта Murchison Widefield Array в США, рассказал: «Нас осенило. Мы предположили, что сигнал отражается от самолёта. Мы наблюдали эти сигналы почти пять лет, и несколько человек предполагали, что это самолёты, отражающие телевизионные трансляции. Мы поняли, что наконец-то можем подтвердить эту теорию».

Источник: CC0 Public Domain

Для проверки гипотезы Побер привлёк аспиранта Брауна Джейд Дюшарм для проведения астрономического расследования. Результаты не только подтвердили гипотезу о самолётах, но и предоставили астрономам новый метод идентификации и фильтрации нежелательных радиочастот. Эта задача становится всё более важной по мере того, как небо становится «шумнее» из-за развёртывания всё большего количества спутников.

Побер отметил: «Астрономия сталкивается с экзистенциальным кризисом. Растёт обеспокоенность, и даже появляются сообщения о том, что астрономы вскоре могут оказаться не в состоянии проводить высококачественные радионаблюдения из-за помех от спутниковых группировок. Это особенно сложно для таких телескопов, как Murchison Widefield Array, который наблюдает всё небо одновременно. Нет возможности направить наши телескопы в сторону от спутников».

Традиционно, когда в данных радиотелескопа обнаруживаются нежелательные радиочастотные помехи (RFI), эти данные отбрасываются как загрязнённые. Это происходит потому, что такие сигналы непредсказуемы, и без чёткой модели их происхождения практически невозможно вычесть их из данных, пояснила Дюшарм. «В итоге выбрасываются огромные объёмы данных, чтобы ни одна часть наблюдения не была загрязнена», – добавила она.

Слева: изображение, выведенное WSClean для наблюдения на произвольно выбранном временном шаге. Справа: координаты списка источников, возвращённые WSClean для того же временного шага. Размеры точек пропорциональны интенсивности источника, измеренной WSClean. Излучатель RFI значительно ярче всех других зарегистрированных источников и остаётся таким для всех временных шагов. Источник: Publications of the Astronomical Society of Australia (2025). DOI: 10.1017/pasa.2024.123

Для Дюшарм и Побера новое исследование было направлено на создание основы для решения этой масштабной проблемы путём разработки нового метода отслеживания RFI от близлежащих объектов. Для этого учёные объединили две существующие методики слежения, используемые в этой области.

Первая, коррекция ближнего поля, настраивает телескоп на фокусировку на объектах, находящихся ближе к Земле, которые обычно вызывают помехи. Телескопы предназначены для наблюдения за глубоким космосом, но коррекция ближнего поля позволяет им более точно отслеживать близлежащие объекты. Вторая техника, формирование луча, улучшает фокусировку на объекте, создавая более точный «луч», который определяет, откуда исходят помехи – в данном случае, отражаясь от самолёта.

Объединив два метода, исследователи отследили самолёт и проанализировали, как отражённые радиоволны изгибались от его поверхности. Это позволило рассчитать, что самолёт летел на высоте около 11,7 км со скоростью примерно 792 км/ч. Они также обнаружили, что сигнал RFI, отразившийся от самолёта, пришёл из частотного диапазона, связанного с австралийским цифровым телеканалом 7.

Команда не смогла идентифицировать конкретный рейс из-за неполных общедоступных журналов полётов, но Побер отметил, что успешное сочетание двух методов открывает новые возможности для радиоастрономии.

Следующие шаги в проекте включают попытку удаления сигналов RFI из рассмотренных данных, чтобы они оставались полезными для команды MWA. Затем учёные надеются усовершенствовать метод и расширить его для фильтрации помех от спутников и других космических объектов. Однако исследователи отмечают, что хотя метод хорошо работал для отслеживания самолётов, его применение к другим источникам помех, таким как спутники, будет более сложным.

Исследование также подчёркивает, насколько быстро растёт проблема RFI. По данным Управления ООН по вопросам космического пространства, по состоянию на июнь 2023 года на орбите Земли находилось 11 330 спутников, что почти на 40% больше, чем в январе 2022 года. Ожидается, что этот «спутниковый бум» будет только расширяться в ближайшие десятилетия, создавая серьёзную проблему для способности радиоастрономии изучать такие явления, как чёрные дыры, формирование галактик и происхождение Вселенной. С 2019 года Национальная радиоастрономическая обсерватория Национального научного фонда США и SpaceX работают над разработкой систем обмена данными в реальном времени, чтобы попытаться минимизировать помехи от спутников для наблюдений телескопов. Тем не менее, дебаты о том, будет ли достаточно каких-либо действий, продолжаются, поскольку мир всё больше наполняется искусственными сигналами. Некоторые, как Побер, задаются вопросом, не является ли лучшим выходом уйти от шума, выйдя за его пределы – и поставить радиотелескопы в таких местах, как Луна.

Подробнее на iXBT