"Siamo soli nell'universo?" La domanda ha affascinato, umani stuzzicati e persino sconcertati per tutto il tempo che possiamo ricordare.

Finora, sembrerebbe che la vita extraterrestre intelligente - almeno come si adatta alla nostra ristretta definizione - non si trova da nessuna parte. Le teorie e le ipotesi abbondano sul motivo per cui non abbiamo né preso contatto né visto prove di civiltà extraterrestri avanzate nonostante gli sforzi decennali per far conoscere la nostra presenza e comunicare con loro.

Nel frattempo, un flusso costante di scoperte sta dimostrando la presenza di analoghi della Terra:pianeti che, come il nostro, esistono a una distanza "zona di riccioli d'oro" dalle rispettive stelle, in cui le condizioni sono "giuste" per l'esistenza dell'acqua liquida (e quindi della vita). Forse ancora più sbalorditiva è l'idea che ci siano, in media, tanti pianeti quante sono le stelle.

"Questo è, Penso, una delle scoperte sorprendenti del secolo scorso o giù di lì:che i pianeti sono comuni, " disse Filippo Lubin, un cosmologo sperimentale e professore di fisica all'UC Santa Barbara. Dato che, e l'assunzione che i pianeti forniscano le condizioni per la vita, la domanda per il gruppo di Lubin è diventata:stiamo cercando abbastanza per questi extraterrestri?

Questo è il motore del Trilioni Planet Survey, un progetto degli studenti ricercatori di Lubin. L'ambizioso esperimento, gestito quasi interamente da studenti, utilizza una suite di telescopi vicini e lontani mirati alla vicina galassia di Andromeda e ad altre galassie inclusa la nostra, una "pipeline" di software per elaborare le immagini e un po' di teoria dei giochi.

"Innanzitutto, stiamo assumendo che ci sia una civiltà là fuori di classe simile o superiore alla nostra che cerca di trasmettere la propria presenza usando un raggio ottico, forse del tipo a schiera di "energia diretta" attualmente in fase di sviluppo qui sulla Terra, " ha detto il ricercatore capo Andrew Stewart, che è uno studente della Emory University e membro del gruppo di Lubin. "Secondo, assumiamo che la lunghezza d'onda di trasmissione di questo raggio sia quella che possiamo rilevare. Infine, supponiamo che questo faro sia stato lasciato acceso abbastanza a lungo da poter rilevare la luce. Se questi requisiti sono soddisfatti e la potenza e il diametro del raggio dell'intelligenza extraterrestre sono coerenti con una classe di civiltà di tipo terrestre, il nostro sistema rileverà questo segnale."

Dalle onde radio alle onde luminose

Per l'ultimo mezzo secolo, la trasmissione dominante dalla Terra ha preso la forma della radio, Segnali TV e radar, e cercatori di vita aliena, come gli scienziati del Search for Extraterrestrial Intelligence (SETI) Institute, hanno usato potenti radiotelescopi per cercare quei segnali da altre civiltà. Recentemente però, e grazie al progresso esponenziale della tecnologia fotonica, le lunghezze d'onda ottiche e infrarosse offrono opportunità di ricerca tramite segnali ottici che consentono un rilevamento a raggio molto più lungo per sistemi comparabili.

In un articolo pubblicato nel 2016 intitolato "The Search for Directed Intelligence" o SDI, Lubin ha delineato il rilevamento fondamentale e la teoria dei giochi di un sistema "cieco-cieco" in cui né noi, né né le civiltà extraterrestri sono consapevoli l'una dell'altra ma desiderano ritrovarsi. Quel documento si basava sull'applicazione della fotonica sviluppata presso l'UC Santa Barbara nel gruppo di Lubin per la propulsione di piccoli veicoli spaziali attraverso lo spazio a velocità relativistiche (cioè una frazione significativa della velocità della luce) per consentire le prime missioni interstellari. Quel progetto in corso è finanziato dai programmi Starlight della NASA e dai programmi Breakthrough Starshot del miliardario Yuri Milner, entrambi utilizzano la tecnologia sviluppata presso l'UCSB. The 2016 paper shows that the technology we are developing today would be the brightest light in the universe and thus capable of being seen across the entire universe.

Certo, not everyone is comfortable with advertising our presence to other, potentially advanced, extraterrestrial civilizations.

"Broadcasting our presence to the universe, believe it or not, turns out to be a very controversial topic, " Stewart said, citing bureaucratic issues that arise whenever beaconing is discussed, as well as the difficulty in obtaining the necessary technology of the scale required. Consequently, only a few, tentative signals have ever been sent in a directed fashion, including the famous Voyager 1 probe with its message-in-a-bottle-like golden record.

Tipping the concept on its head, the researchers asked, 'What if there are other civilizations out there that are less shy about broadcasting their presence?'

"At the moment, we're assuming that they're not using gravity waves or neutrinos or something that's very difficult for us to detect, " Lubin said. But optical signals could be detected by small (meter class) diameter telescopes such as those at the Las Cumbres Observatory's robotically controlled global network.

"In no way are we suggesting that radio SETI should be abandoned in favor of optical SETI, " Stewart added. "We just think the optical bands should be explored as well."

Searching the Stars

"We're in the process of surveying (Andromeda) right now and getting what's called 'the pipeline' up and running, " said researcher Alex Polanski, a UC Santa Barbara undergraduate in Lubin's group. A set of photos taken by the telescopes, each of which takes a 1/30th slice of Andromeda, will be knit together to create a single image, he explained. That one photograph will then be compared to a more pristine image in which there are no known transient signals—interfering signals from, dire, satellites or spacecraft—in addition to the optical signals emanating from the stellar systems themselves. The survey photo would be expected to have the same signal values as the pristine "control" photo, leading to a difference of zero. But a difference greater than zero could indicate a transient signal source, Polanski explained. Those transient signals would then be further processed in the software pipeline developed by Stewart to kick out false positives. In the future the team plans to use simultaneous multiple color imaging to will help remove false positives as well.

"One of the things the software checks for is, dire, a satellite that did go through our image, " said Kyle Friedman, a senior from Granada Hills High School in Los Angeles, who is conducting research in Lubin's group. "It wouldn't be small; it would be pretty big, and if that were to happen the software would immediately recognize it and throw out that image before we actually even process it."

Other vagaries, secondo i ricercatori, include sky conditions, which is why it's important to have several telescopes monitoring Andromeda during their data run.

Thanks to the efforts of Santa Barbara-based computer engineer Kelley Winters and the guidance of Lubin group project scientist Jatila van der Veen, the data is in good hands. Winters' cloud-based Linux server provides a flexible, highly connected platform for the data pipeline software to perform its image analysis, while van der Veen will apply her digital image processing expertise to bring this project to future experimental cosmologists.

For Laguna Blanca School senior and future physicist Caitlin Gainey, who joins the UCSB physics freshman class this year, the project is a unique opportunity.

"In the Trillion Planet Survey especially, we experience something very inspiring:We have the opportunity to look out of our earthly bubble at entire galaxies, which could potentially have other beings looking right back at us, " she said. "The mere possibility of extraterrestrial intelligence is something very new and incredibly intriguing, so I'm excited to really delve into the search this coming year."

The search, for any SETI-watcher, is an exercise in patience and optimism. Andromeda is 2.5 million light-years away, van der Veen pointed out, so any signal detected now would have been sent at least 2.5 million years ago—more than long enough for the civilization that sent it to have died out by the time the light reaches us.

"That does not mean we should not look, " van der Veen said. "After all, we look for archaeological relics and fossils, which tell us about the history of Earth. Finding ancient signals will definitely give us information about the history of evolution of life in the cosmos, and that would be amazing."

While the data run and processing time for this particular project could occur in a span of weeks, according to the researchers this sequence could be repeated indefinitely. Theoretically, like all the sunrise and sunset watchers, and stargazers before us, we could look at the sky forever.

"I think if you were to take someone outside and you were to point at some random star in the night sky and see that is where life is, I think you would be hard pressed to find anyone who would not look at that star and just feel something very deep within themselves, " Polanski said. "Some very deep connection to whatever is up there or some kind of solace, I think, knowing that we're not alone."

The latest UCSB data and game theory of the "blind-blind" detection strategy used is being presented at the NASA Technosignatures workshop in Houston on September 28.