Negli ultimi anni, la natura esplosiva della scoperta di esopianeti (oltre 4, 164 confermato finora) ha portato a un rinnovato interesse per la domanda senza tempo:"Siamo soli nell'universo?" O, come ha affermato il famoso fisico italiano Enrico Fermi, "Dove sono tutti?" Con così tanti pianeti tra cui scegliere e la velocità con cui i nostri strumenti e metodi stanno migliorando, la ricerca della vita oltre la Terra sta davvero prendendo il sopravvento.

Allo stesso tempo, queste scoperte hanno ispirato molti nuovi studi riguardanti la ricerca in corso di intelligenza extraterrestre (SETI). Ciò include il calcolatore della civiltà aliena, che è il frutto di fisici Steven Woodling e Dominick Czernia. Ispirato dai recenti tentativi di affrontare la probabilità statistica di vita avanzata nella nostra galassia, offrono uno strumento matematico che può sgranocchiare i numeri per te.

Ma prima, un rapido aggiornamento sembra necessario. Il primo "calcolatore" per determinare il numero di intelligenze extraterrestri (ETI) nella nostra galassia in un dato momento è stato creato dal fisico americano e ricercatore SETI Dr. Frank Drake. Durante un incontro al Green Bank Observatory nel 1961, Drake ha preparato un'equazione che ha riassunto le probabilità di trovare ETI nella nostra galassia.

D'ora in poi nota come equazione di Drake, questo argomento probabilistico è espresso matematicamente così:

• N è il numero di civiltà con cui potremmo comunicare
• R* è il tasso medio di formazione stellare nella nostra galassia
• fp è la frazione di quelle stelle che hanno pianeti
• ne è il numero di pianeti che possono sostenere la vita
• fl è il numero di pianeti che svilupperanno la vita
• fi è il numero di pianeti che svilupperanno vita intelligente
• fc è il numero di civiltà che svilupperebbero tecnologie di trasmissione
• L è il tempo che queste civiltà avrebbero per trasmettere i loro segnali nello spazio

Sebbene questa equazione avesse lo scopo di stimolare il dibattito sulla probabilità degli ETI, era anche significativo per le sue implicazioni fondamentali. Anche se si trattano tutte le variabili in modo conservativo, ottengono ancora un risultato N a dozzine o centinaia. Fondamentalmente, anche se la vita è molto rara nella nostra galassia, dovrebbero esserci almeno alcune civiltà là fuori con cui potremmo entrare in contatto.

Negli anni, l'equazione di Drake ha ricevuto la sua giusta dose di critiche e sono stati fatti molti tentativi per perfezionarla. Ad esempio, in un recente articolo apparso su Giornale Astrofisico , l'astrofisica Tom Westby e Christopher J. Conselice dell'Università di Nottingham hanno creato un loro argomento probabilistico basato sul principio astrobiologico copernicano.

In poche parole, questo principio (quando applicato all'esistenza della vita nel nostro universo) afferma che al posto di altre prove, non si dovrebbe mai presumere che l'umanità sia speciale o unica. Quando viene applicato alla domanda se l'umanità sia o meno sola nell'universo, Wetsby e Conselice furono in grado di produrre una versione moderna dell'equazione di Drake. Matematicamente, può essere espresso come:

N =N _* * F _l * F _HZ * F _m * (L/T')

• N è il numero di civiltà con cui possiamo comunicare
• N* è il numero totale di stelle all'interno della galassia
• fL è la percentuale di quelle stelle che hanno almeno 5 miliardi di anni
• fHZ è la percentuale di quelle stelle che ospitano un pianeta adatto a sostenere la vita
• fM è la percentuale di quelle stelle con sufficiente metallicità, consentendo una biologia avanzata e una civiltà avanzata
• L è la vita media di una civiltà avanzata
• t' è il tempo medio a disposizione per lo sviluppo della vita

In combinazione con gli ultimi dati astrofisici su questi valori, hanno fornito una stima media di 36 civiltà. Questo documento di ricerca ha ispirato Wooding e Czernia a creare il loro calcolatore di civiltà aliene (ACC), uno strumento che consentirebbe alle persone di fare i propri calcoli utilizzando l'equazione di Drake o il principio astrobiologico copernicano, ma in modo interattivo.

Oltre ad essere membro dell'Institute of Physics (IOP) nel Regno Unito, Wooding contribuisce regolarmente a The Omni Calculator Project, una piccola comunità composta da professionisti che vogliono rendere accessibile la scienza.

Fu qui che conobbe Czernia, un giovane fisico molecolare che sta completando il suo dottorato di ricerca. con l'Istituto di Fisica Nucleare in Polonia. Wooding ha spiegato a Universe Today via e-mail:"Come un modo interattivo e divertente per coinvolgere il pubblico nella scienza di questa domanda fondamentale 'Siamo soli nell'universo?, ' La calcolatrice consente alle persone di vedere facilmente quali input entrano in un tale modello e vedere come la modifica dei valori influisce sul risultato, in modo più interattivo rispetto alla lettura di un articolo scientifico, cosa che la stragrande maggioranza non farà".

Chi vuole utilizzare l'ACC deve prima selezionare il modello che vuole utilizzare, quindi compilare tutti i campi nella sezione delle ipotesi del modello. Alcuni valori predefiniti sono forniti in base a ciò che gli scienziati ritengono statisticamente più probabile, ma gli utenti sono liberi di inserire qualsiasi valore desiderino. Da questa, vedranno quante civiltà intelligenti prevedono il loro modello e i loro valori.

Il Principio Astrobiologico Copernicano è consigliato in quanto è il modello più attuale, e può essere regolato per consentire un debole, scenario moderato o forte. In altre parole, gli utenti possono regolare quanto siano rigorose le condizioni per la formazione della vita extraterrestre. Però, gli utenti sono incoraggiati a usare sia questo che l'equazione di Drake per vedere come influenza i loro risultati.

Un altro vantaggio del modello del principio copernicano è che consente agli utenti di vedere quanto tempo impiegherebbe per raggiungere il vicino extraterrestre più vicino. Wooding dice, "[Gli utenti] dovrebbero iniziare esplorando i tre scenari di modellazione e vedere come cambiano gli input e i risultati. Lo scenario forte è molto restrittivo e segue da vicino come si è sviluppata la vita sulla Terra. Lo scenario debole ha ipotesi più rilassate e porta a un numero maggiore di civiltà aliene. Quindi puoi inserire i tuoi valori nella calcolatrice per vedere come cambiano i risultati:ottimo per gli astrobiologi da salotto."

Una volta che gli utenti lo hanno fatto, possono usare il calcolatore dei viaggi spaziali per vedere quanto tempo ci vorrebbe per incontrare le civiltà extraterrestri più vicine nella nostra galassia. Questo calcolatore è stato creato anche da Czernia e si basa in modo simile su variabili utente come la massa del veicolo spaziale, accelerazione e modelli fisici dell'universo (einsteiniano o newtoniano).

Per divertimento, supponiamo che l'ACC ci abbia detto che c'erano potenzialmente centinaia di civiltà nella nostra galassia e che quella più vicina si trova a circa 159 anni luce di distanza (usando l'esopianeta HD 42936 Ab come riferimento). Supponiamo anche di avere una nave simile in massa alla ISS (420 tonnellate, 463 tonnellate USA) e che potrebbe accelerare 1 g (9,8 m/s) fino a raggiungere il 99% della velocità della luce.

Sulla base di queste variabili, lo Space Travel Calculator ci dice che ci vorrebbero 161,4 anni per raggiungere l'ETI più vicino, anche se per l'equipaggio sarebbero passati solo 10 anni (dato che stiamo usando la fisica einsteiniana). Apparentemente, la nave avrebbe anche bisogno di circa 11,66 milioni di tonnellate (12,85 milioni di tonnellate statunitensi) di massa di carburante per compiere il viaggio. Quindi sì, quella missione non avverrà presto. Ma è stato un esercizio divertente che consiglio vivamente.

Ad essere onesti, sia l'equazione di Drake che il principio astrobiologico copernicano hanno i loro limiti. Per esempio, abbiamo imparato molto da quando Drake ha proposto per la prima volta la sua famosa equazione sulle prime quattro variabili. Gran parte di ciò è dovuto alla recente ondata di scoperte di esopianeti, che hanno dato agli astronomi una buona idea di quante stelle hanno pianeti, e quanto spesso orbitano all'interno della zona abitabile di una stella.

Allo stesso modo, il Principio Copernicano Astriobiologico è soggetto a molte incertezze. Nello studio di Westby e Conselice, presumevano che un pianeta simile alla Terra alla fine avrebbe formato la vita. Inoltre, è ampiamente ipotizzato che da quando gli umani moderni sono emersi solo circa 200, 000 anni fa (mentre il pianeta Terra ha più di 4,5 miliardi di anni), che SETI dovrebbe guardare solo stelle che hanno 4,5 miliardi di anni o più.

Alla fine, prevedere quante civiltà extraterrestri ci siano là fuori continuerà a comportare molta incertezza. Col passare del tempo, e gli strumenti che utilizziamo per condurre la ricerca SETI migliorano, gli astronomi impareranno di più su queste variabili. Da questa, possiamo aspettarci che le stime sul numero probabile di ETI nella nostra galassia diventino più limitate.

Come indicato da Wooding, alcuni sviluppi significativi devono avvenire prima di poter rispondere alla domanda "Siamo soli?" con una certa sicurezza:

"Forse in futuro, man mano che vengono fatte più scoperte sulle stelle e sui pianeti nella Via Lattea, potresti tornare alla calcolatrice e vedere come influenzano il numero di possibili civiltà aliene.

"Diventeremo più bravi a rilevare pianeti simili alla Terra nella zona abitabile e saremo anche in grado di rilevare cosa c'è nelle loro atmosfere (se ne hanno una). Questo potrebbe portare a una ricerca SETI più mirata, che dovrebbe aumentare le nostre possibilità. Ho sempre pensato di costruire un radiotelescopio sul lato oscuro della luna come una grande idea per allontanarmi dal rumore radiofonico della Terra, permettendoci di aumentare la nostra sensibilità a qualsiasi trasmissione aliena."

Alla fine, non sapremo con certezza quanto siano probabili la vita e le civiltà extraterrestri finché non troveremo prove. Ma la parte bella è che il paradosso di Fermi ("Dove sono tutti?") deve essere risolto solo una volta. Intanto, la ricerca di ETI continuerà, e trarrà enormi benefici dagli strumenti di prossima generazione, come i telescopi spaziali romani di James Webb e Nancy Grace, e metodi che si stanno rendendo disponibili.

Allo stesso tempo, studi di probabilità e argomenti probabilistici ci aiuteranno a restringere i parametri di ricerca. Se sono là fuori, siamo sicuri di trovarli prima o poi (incrociamo le dita). Anche, assicurati di controllare gli altri strumenti interessanti che Omni Calculator ha da offrire, che includono l'astrofisica, fisica quantistica, e altri calcolatori scientifici.