Radiotelescopio Arecibo Foto per gentile concessione NAIC-Osservatorio di Arecibo, Il fotografo David Parker Siamo soli nell'universo, o ci sono esseri intelligenti là fuori con cui potremmo comunicare? Potremmo non sapere mai se ci affidiamo ai viaggi nello spazio:le distanze tra le stelle sono inimmaginabilmente vaste, e le nostre idee più avanzate per i razzi spaziali, come la propulsione leggera, propulsione nucleare, vele solari e motori materia-antimateria, mancano molti anni per diventare realtà.
Come possiamo rilevare segni di vita extraterrestre (ET)? Un modo è fondamentalmente origliare qualsiasi comunicazione radio proveniente da oltre la Terra. La radio non è solo un modo economico di comunicare, ma anche segno di una civiltà tecnologica. L'umanità ha involontariamente annunciato la sua presenza sin dagli anni '30 attraverso le onde radio e le trasmissioni televisive che ogni giorno viaggiano dalla Terra nello spazio.
Il Cerca l'intelligenza extraterrestre (SETI) è condotto ogni giorno da scienziati dedicati. Nel film "Contatti", Il personaggio di Jodie Foster, Ellie Arroway, scruta i cieli con diversi grandi radiotelescopi. Quando riceve un messaggio radio da una stella lontana, ci sono profonde implicazioni per l'umanità.
SETI è uno sforzo scientifico estremamente controverso. Alcuni scienziati ritengono che sia una completa perdita di tempo e denaro, mentre altri credono che il rilevamento di un segnale da ET cambierebbe per sempre la nostra visione dell'universo. In questo articolo, esamineremo il programma SETI. Vedremo come funzionano i radiotelescopi e come vengono utilizzati per le ricerche SETI, quali sono le probabilità di rilevare la vita aliena, cosa potrebbe accadere se o quando viene rilevato un tale segnale e come puoi partecipare tu stesso a SETI.
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spettro radio, mostrando la finestra, o "pozza d'acqua, " nella regione delle microonde L'universo è un posto tremendamente grande. Come puoi cercare al meglio nell'immenso cielo un segnale radio da ET? Ci sono tre dilemmi fondamentali:
Perché il cielo è così grande, ci sono due approcci di base alle ricerche SETI:
Quando ti trovi in un'area sconosciuta e desideri trovare una stazione sull'autoradio, devi girare la manopola finché non prendi qualcosa, oppure premi il pulsante "cerca" o "scansione" se la tua radio ha queste caratteristiche. Bene, la domanda è, dove potrebbe trasmettere ET? Questa è forse la sfida più grande per i ricercatori SETI perché ci sono così tante frequenze -- "miliardi e miliardi, " per citare Carl Sagan. L'universo è pieno di rumore radio proveniente da fenomeni naturali, proprio come una notte d'estate è piena dei suoni dei grilli e di altri insetti. Fortunatamente, la natura fornisce una "finestra" nello spettro radio in cui il rumore di fondo è basso.
Nella gamma di frequenze da 1 a 10 gigahertz (GHz), c'è un forte calo del rumore di fondo. In questa regione, ci sono due frequenze che sono causate da atomi o molecole eccitati:1,42 GHz, causata da atomi di idrogeno, e 1,65 GHz, causata da ioni ossidrile. Poiché gli ioni idrogeno e ossidrile sono i componenti dell'acqua, questa zona è stata chiamata la pozza d'acqua . Molti ricercatori SETI pensano che ET saprebbe di questa regione di frequenze e vi trasmetterebbe deliberatamente a causa del basso rumore. Così, la maggior parte dei protocolli di ricerca SETI include quest'area dello spettro. Sebbene siano state proposte altre frequenze "magiche", I ricercatori SETI non hanno raggiunto un consenso su quale di queste frequenze cercare.
Un altro approccio non limita la ricerca a nessuno, piccola gamma di frequenze, ma invece costruisce in grande, processori di segnale a larghezza di banda multicanale in grado di scansionare milioni o miliardi di frequenze contemporaneamente. Molti progetti SETI utilizzano questo approccio.
Il numero di radiotelescopi nel mondo è limitato, e i ricercatori SETI devono competere con altri radioastronomi per il tempo su questi strumenti. Ci sono tre possibili soluzioni a questo problema:
Gran parte della ricerca SETI è stata fatta "affittando" del tempo sui radiotelescopi esistenti. Questo è il modo in cui è stato fatto nel film "Contact". Nel mondo reale, Il progetto Phoenix (l'unica ricerca SETI mirata) ha affittato del tempo sul radiotelescopio Parkes in Australia, il telescopio di 140 metri a Green Bank, West Virginia e il radiotelescopio di Arecibo a Porto Rico. Il progetto Phoenix ha un rimorchio pieno di apparecchiature per l'analisi del segnale che collega al telescopio per la ricerca.
Il progetto SERENDIP trasporta un ricevitore extra su un radiotelescopio (Arecibo) che viene utilizzato da qualcun altro. I ricercatori SERENDIP poi analizzano i segnali acquisiti dal target di interesse. Il progetto SERENDIP sfrutta grandi quantità di tempo del telescopio, ma i suoi ricercatori non hanno il controllo su quali obiettivi vengono studiati e non possono condurre studi di follow-up per confermare un possibile segnale ET.
L'Allen Telescope Array è un nuovo radiotelescopio in costruzione dal SETI Institute. Situato a nord-est di San Francisco, nella "zona radio tranquilla" dell'Università della California presso l'Osservatorio Hat Creek di Berkeley, l'array sarà interamente dedicato a SETI, utilizzando centinaia o forse migliaia di antenne paraboliche da cortile per raccogliere segnali radio tramite interferometria (vedi la sezione Parabole per il cielo per informazioni sui radiotelescopi). Si prevede che l'Allen Telescope Array costerà circa 26 milioni di dollari.
L'Allen Telescope Array (in alto:prototipo di array a sette piatti; in basso:concetto artistico dell'array completato) Foto per gentile concessione di Seth Shostak/Istituto SETI 
L'Allen Telescope Array (in alto:prototipo di array a sette piatti; in basso:concetto artistico dell'array completato) Foto per gentile concessione di Seth Shostak/Istituto SETI Diversi progetti SETI sono stati condotti dal 1960. Alcuni dei principali sono:
Per i dettagli su questi e altri progetti SETI, vedere la sezione Collegamenti alla fine dell'articolo.
Se viene rilevato un segnale, ci sono una serie di passaggi che seguono per confermare che il segnale è extraterrestre:
Una volta che un segnale è stato confermato, ci sono passaggi molto specifici che devono essere seguiti nel rilascio di queste informazioni (vedi Istituto SETI:Dichiarazione di principi sulle attività successive alla rilevazione di intelligenza extraterrestre per i dettagli). Il film "Contact" ha una buona rappresentazione del rilevamento di un segnale ET e degli eventi successivi.
Quali sono le possibilità che troveremo segnali ET? Per affrontare questo problema, astronomo Frank Drake ha introdotto un'equazione per calcolare il numero di civiltà ET nella galassia nel 1961. L'equazione, ora indicato come il Equazione di Drake , considera astronomico, fattori biologici e sociologici nelle sue stime:
dove:
Le frazioni nell'equazione di Drake hanno valori diversi da zero tra zero e 1. I primi tre termini sul lato destro dell'equazione sono i termini astronomici. I prossimi due sono i termini biologici. Gli ultimi due sono i termini sociologici.
L'equazione di Drake è stata una linea guida nella ricerca SETI. Il valore di N è stato calcolato essere ovunque da migliaia a miliardi di civiltà nella galassia, a seconda delle stime per gli altri valori.
Se utilizziamo le stime sopra elencate, e decidi R * è uguale a 40, allora l'equazione di drake diventa:
Come potete vedere, i risultati dell'equazione di Drake dipendono fortemente dai valori che usi, e i valori di N sono stati calcolati da 1 a migliaia. Alcuni aspetti del SETI e della ricerca astronomica generale sono stati dedicati alla raccolta di dati per stime affidabili dei termini dell'equazione di Drake, come il numero di pianeti extrasolari. Vedere la sezione Collegamenti per maggiori dettagli sull'equazione di Drake.
Paradosso di FermiIl fisico premio Nobel Enrico Fermi ragionava che se ci vogliono miliardi di anni per sviluppare l'intelligenza e segnalare o viaggiare verso le stelle, e se ci sono miliardi di mondi nell'universo, e se l'universo ha più di 13 miliardi di anni, allora perché non siamo stati visitati da ET, o perché la galassia non brulica di ET? Questo argomento è stato utilizzato per mettere in discussione il valore di SETI, e l'autore David Brin lo ha ampliato in un saggio intitolato "Il grande silenzio" (vedi "Siamo soli nel cosmo?:La ricerca di contatti alieni nel nuovo millennio").
SETI@schermata iniziale (versione più grande dell'immagine) Nel 1999, Gli scienziati Dan Werthimer e David P. Anderson dell'Università della California a Berkeley hanno lavorato al progetto SERENDIP. Hanno riconosciuto che un fattore limitante nell'analisi dei dati della parabola di Arecibo utilizzata da SERENDIP era la potenza di calcolo disponibile. Invece di utilizzare uno o più grandi supercomputer per analizzare i dati, molti PC desktop più piccoli potrebbero essere utilizzati per analizzare piccoli pezzi di dati su Internet. Hanno ideato un programma salvaschermo chiamato SETI@home che potrebbe essere scaricato da UC Berkeley su Internet e risiedere sul computer di casa di un partecipante. Il programma può funzionare in residenza o come salvaschermo.
Ecco come funziona il progetto:
Lo screen saver è suddiviso in tre sezioni:la finestra di analisi dei dati (in alto a sinistra), i dati/informazioni utente (in alto a destra) e il grafico frequenza-potenza-tempo dei dati durante l'analisi (in basso). Il blocco di dati viene analizzato distribuendo i dati su molti canali utilizzando una tecnica matematica chiamata a Trasformata di Fourier veloce (FFT) . Se i dati sono casuali, allora il segnale in tutti i canali sarà uguale. Se un segnale ( arpione ) è presente, quindi uno o più canali FFT risalteranno sugli altri, al di sopra di una certa soglia di potenza. Prossimo, il programma cerca di vedere se la frequenza di qualsiasi picco viene spostata leggermente su altre frequenze - questo spostamento sarebbe causato dalla rotazione della Terra, indicando che il picco è di origine extraterrestre. Finalmente, poiché la parabola di Arecibo è stazionaria -- non segue gli oggetti con la rotazione terrestre -- un segnale ET andrebbe alla deriva sulla superficie della parabola, da bordo a centro a bordo, e un grafico del picco nel tempo sembrerebbe una curva a forma di campana. Il programma verifica se il picco si adatta a questa curva. Se questi tre criteri sono soddisfatti, il programma contrassegna le informazioni per un'analisi successiva da parte dell'UC-Berkeley.
Finestra di analisi dei dati di SETI@home La sezione dati/informazioni utente della schermata contiene le note sulle osservazioni che hanno ottenuto il blocco di dati, nonché note sull'utente.
Parte dati/informazioni utente della schermata SETI@home 
Finestra del grafico della schermata iniziale di SETI@ La schermata del grafico consente all'utente di vedere lo stato di avanzamento dell'analisi a colpo d'occhio. Il programma rileva tutti i picchi osservati e trasmette queste informazioni all'UC Berkeley per ulteriori analisi. Ogni set di dati viene elaborato indipendentemente da due utenti per la conferma. Se un picco supera i criteri per un possibile segnale, poi altri progetti SETI esamineranno le coordinate in modo più dettagliato per confermare la scoperta.
Con SETI@home, un computer e una connessione Internet, puoi partecipare alla ricerca SETI. Ad oggi, il sito Web SETI@home riceve un milione di visite e 100, 000 visitatori unici al giorno.
NotaAlcune forme dell'equazione di Drake aggiungono un termine aggiuntivo dopo R * -- F S , per la frazione di stelle formate che sono stelle simili al sole. Valori diversi da zero di F S variare tra zero e 1, ma sono stimati allo 0,1 o al 10 percento.
Sembra che il pubblico sia molto interessato alla ricerca SETI, se l'interesse può essere misurato dal sostegno monetario di fondazioni private come l'Istituto SETI e la Lega SETI e dalla partecipazione a SETI@home. Il futuro di SETI sembra luminoso, con sviluppi nelle seguenti aree:
La possibilità di vita intelligente esistente altrove nell'universo ha incuriosito l'umanità per migliaia di anni. Attualmente siamo in un momento in cui la nostra tecnologia è abbastanza avanzata da consentirci di rilevare segnali da ET e persino di trasmettere i nostri segnali alle stelle. Con i progressi tecnologici e il crescente interesse per SETI, potremmo essere vicini a trovare la risposta a questa domanda secolare, "Esiste la vita intelligente là fuori?"
Gli interferometri combinano le immagini di diversi radiotelescopi per creare un'immagine che sembra presa da un'unica grande parabola. Se ET sta comunicando via radio, come possiamo rilevare tali segnali? I segnali radio sono onde di luce, come luce visibile, luce infrarossa (calore) e raggi X. Ma i segnali radio hanno lunghezze d'onda più lunghe di queste altre forme di luce. Per rilevare i segnali radio ET, usi un radiotelescopio. Un radiotelescopio è un ricevitore radio simile alla radio che hai in casa o in macchina. Ha le seguenti parti:
Schema delle parti di un radiotelescopio (design Cassegrain).
Passa il mouse sulle etichette per un richiamo di ogni pezzo.
Generalmente, i grandi radiotelescopi consentono di rilevare segnali deboli e risolverli, quindi, più grande è il piatto, maggiore è la risoluzione del segnale. Però, piatti di grandi dimensioni sono difficili e costosi da costruire e mantenere. Per aggirare questo problema, i radioastronomi usano una tecnica chiamata interferometria . L'interferometria combina i segnali di diversi piccoli radiotelescopi sparsi su una vasta area per ottenere l'equivalente di una grande parabola sulla stessa area (vedi i collegamenti nella pagina successiva per i dettagli sull'interferometria).
Per ulteriori informazioni su SETI e argomenti correlati, controlla i link nella pagina successiva.
