Telescopio de radio de Arecibo Foto cortesía del Observatorio NAIC-Arecibo, Fotógrafo David Parker Estamos solos en el universo, ¿O hay seres inteligentes por ahí con quienes podríamos comunicarnos? Es posible que nunca sepamos si confiamos en los viajes espaciales:las distancias entre las estrellas son inimaginablemente vastas, y nuestras ideas más avanzadas para cohetes espaciales, como propulsión ligera, propulsión nuclear, velas solares y motores de materia-antimateria, están a muchos años de convertirse en realidad.
¿Cómo podemos detectar signos de vida extraterrestre (ET)? Una forma es básicamente escuchar a escondidas cualquier comunicación de radio que provenga de más allá de la Tierra. La radio no es solo una forma barata de comunicarse, pero también un signo de una civilización tecnológica. La humanidad ha estado anunciando involuntariamente su presencia desde la década de 1930 a través de las ondas de radio y las transmisiones de televisión que viajan desde la Tierra al espacio exterior todos los días.
los Búsqueda de inteligencia extraterrestre (SETI) es realizado por científicos dedicados todos los días. En la película "Contacto", El personaje de Jodie Foster, Ellie Arroway, busca en los cielos con varios radiotelescopios grandes. Cuando recibe un mensaje de radio de una estrella distante, hay profundas implicaciones para la humanidad.
SETI es un esfuerzo científico extremadamente controvertido. Algunos científicos creen que es una completa pérdida de tiempo y dinero, mientras que otros creen que la detección de una señal de ET cambiaría para siempre nuestra visión del universo. En este articulo, examinaremos el programa SETI. Veremos cómo funcionan los radiotelescopios y cómo se utilizan para las búsquedas SETI, cuáles son las probabilidades de detectar vida extraterrestre, qué podría suceder si se detecta una señal de este tipo o cuándo y cómo puede participar usted mismo en SETI.
Contenido
Espectro de radio mostrando la ventana, o "pozo de agua, "en la región de microondas El universo es un lugar terriblemente grande. ¿Cuál es la mejor manera de buscar en el enorme cielo una señal de radio de ET? Hay tres dilemas básicos:
Porque el cielo es tan grande Existen dos enfoques básicos para las búsquedas SETI:
Cuando se encuentre en un área desconocida y desee encontrar una estación en la radio de su automóvil, tienes que girar el dial hasta que recojas algo, o presione el botón "buscar" o "escanear" si su radio tiene estas características. Bien, La pregunta es, ¿Dónde podría retransmitir ET? Este es quizás el mayor desafío para los investigadores de SETI porque hay tantas frecuencias:"miles de millones y miles de millones, "para citar a Carl Sagan. El universo está lleno de ruido de radio de fenómenos naturales, Al igual que una noche de verano, se llena con los sonidos de los grillos y otros insectos. Afortunadamente, la naturaleza proporciona una "ventana" en el espectro de radio donde el ruido de fondo es bajo.
En el rango de frecuencias de 1 a 10 gigahercios (GHz), hay una fuerte caída en el ruido de fondo. En esta región, hay dos frecuencias que son causadas por átomos o moléculas excitados:1,42 GHz, causado por átomos de hidrógeno, y 1,65 GHz, causado por iones hidroxilo. Debido a que los iones de hidrógeno e hidroxilo son los componentes del agua, esta zona ha sido llamada pozo de agua . Muchos investigadores de SETI razonan que ET sabría sobre esta región de frecuencias y emitiría deliberadamente allí debido al bajo nivel de ruido. Entonces, la mayoría de los protocolos de búsqueda SETI incluyen esta área del espectro. Aunque se han propuesto otras frecuencias "mágicas", Los investigadores de SETI no han llegado a un consenso sobre cuál de estas frecuencias buscar.
Otro enfoque no limita la búsqueda a nadie, pequeño rango de frecuencias, pero en cambio construye grandes, procesadores de señales de ancho de banda multicanal que pueden escanear millones o miles de millones de frecuencias simultáneamente. Muchos proyectos SETI utilizan este enfoque.
El número de radiotelescopios en el mundo es limitado, y los investigadores de SETI deben competir con otros radioastrónomos por el tiempo en estos instrumentos. Hay tres posibles soluciones a este problema:
Gran parte de la investigación de SETI se ha realizado "alquilando" tiempo en radiotelescopios existentes. Así se hizo en la película "Contacto". En el mundo real, Project Phoenix (la única búsqueda SETI dirigida) ha alquilado tiempo en el radiotelescopio Parkes en Australia, el telescopio de 140 metros en Green Bank, West Virginia y el radiotelescopio de Arecibo en Puerto Rico. El Proyecto Phoenix tiene un tractor-remolque lleno de equipos de análisis de señales que conecta al telescopio para la búsqueda.
El Proyecto SERENDIP lleva a cuestas un receptor adicional en un radiotelescopio (Arecibo) que es utilizado por otra persona. Los investigadores de SERENDIP luego analizan las señales adquiridas del objetivo de interés. El proyecto SERENDIP aprovecha la gran cantidad de tiempo del telescopio, pero sus investigadores no tienen control sobre qué objetivos se estudian y no pueden realizar estudios de seguimiento para confirmar una posible señal de ET.
El Allen Telescope Array es un nuevo radiotelescopio que está construyendo el Instituto SETI. Ubicado al noreste de San Francisco, en la "zona silenciosa de la radio" de la Universidad de California en el Observatorio Hat Creek de Berkeley, la matriz se dedicará íntegramente a SETI, utilizando cientos o quizás miles de antenas parabólicas de jardín para recolectar señales de radio por interferometría (consulte la sección Platos para el cielo para obtener información sobre radiotelescopios). Se proyecta que el Allen Telescope Array costará alrededor de $ 26 millones.
La matriz del telescopio Allen (arriba:prototipo de matriz de siete platos; abajo:concepto artístico de matriz completa) Foto cortesía de Seth Shostak / SETI Institute 
La matriz del telescopio Allen (arriba:prototipo de matriz de siete platos; abajo:concepto artístico de matriz completa) Foto cortesía de Seth Shostak / Instituto SETI Se han llevado a cabo varios proyectos SETI desde 1960. Algunos de los principales son:
Para obtener detalles sobre estos y otros proyectos SETI, consulte la sección Vínculos al final del artículo.
Si se detecta una señal, Hay una serie de pasos que siguen para confirmar que la señal es extraterrestre:
Una vez que se ha confirmado una señal, hay pasos muy específicos que deben seguirse en la divulgación de esta información (ver Instituto SETI:Declaración de Principios Concernientes a las Actividades Posterior a la Detección de Inteligencia Extraterrestre para más detalles). La película "Contacto" tiene una buena descripción de la detección de una señal ET y eventos posteriores.
¿Cuáles son las posibilidades de que encontremos señales ET? Para abordar este asunto, astrónomo Frank Drake introdujo una ecuación para calcular el número de civilizaciones ET en la galaxia en 1961. La ecuación, ahora conocido como el Ecuación de Drake , considera astronómico, factores biológicos y sociológicos en sus estimaciones:
dónde:
Las fracciones en la ecuación de Drake tienen valores distintos de cero entre cero y 1. Los primeros tres términos en el lado derecho de la ecuación son los términos astronómicos. Los dos siguientes son los términos biológicos. Los dos últimos son los términos sociológicos.
La ecuación de Drake ha sido una guía en la investigación de SETI. El valor de N se ha calculado entre miles y miles de millones de civilizaciones en la galaxia, dependiendo de las estimaciones para los otros valores.
Si utilizamos las estimaciones enumeradas anteriormente, y decide R * es igual a 40, entonces la ecuación de Drake se convierte en:
Como se puede ver, los resultados de la ecuación de Drake dependen en gran medida de los valores que utilice, y los valores de N se han calculado entre 1 y miles. Algunos aspectos de SETI y la investigación astronómica general se han dedicado a recopilar datos para estimaciones confiables de los términos en la ecuación de Drake, como el número de planetas extrasolares. Consulte la sección Vínculos para obtener más detalles sobre la ecuación de Drake.
Paradoja de FermiEl físico ganador del Premio Nobel Enrico Fermi razonó que si la vida lleva miles de millones de años desarrollar inteligencia y señalizar o viajar a las estrellas, y si hay miles de millones de mundos en el universo, y si el universo tiene más de 13 mil millones de años, entonces, ¿por qué no nos ha visitado ET? ¿O por qué la galaxia no está plagada de extraterrestres? Este argumento se ha utilizado para cuestionar el valor de SETI, y el autor David Brin lo ha ampliado en un ensayo titulado "El gran silencio" (ver "¿Estamos solos en el cosmos?:La búsqueda de contactos extraterrestres en el nuevo milenio").
SETI @ pantalla de inicio (versión más grande de la imagen) En 1999, Los científicos de la Universidad de California en Berkeley, Dan Werthimer y David P. Anderson, trabajaron en el Proyecto SERENDIP. Reconocieron que un factor limitante en el análisis de los datos del plato de Arecibo utilizado por SERENDIP era la potencia informática disponible. En lugar de utilizar una o más supercomputadoras grandes para analizar los datos, muchas computadoras de escritorio más pequeñas podrían usarse para analizar pequeños fragmentos de datos a través de Internet. Idearon un programa de salvapantallas llamado SETI @ home que podía descargarse de UC Berkeley a través de Internet y residir en la computadora de casa de un participante. El programa puede funcionar en la residencia o como protector de pantalla.
Así es como funciona el proyecto:
El protector de pantalla se divide en tres secciones:la ventana de análisis de datos (arriba a la izquierda), la información de datos / usuario (parte superior derecha) y el gráfico de frecuencia-potencia-tiempo de los datos a medida que se analizan (parte inferior). El fragmento de datos se analiza distribuyendo los datos en muchos canales utilizando una técnica matemática llamada Transformada rápida de Fourier (FFT) . Si los datos son aleatorios, entonces la señal en todos los canales será igual. Si una señal ( pico ) está presente, entonces uno o más canales FFT se destacarán sobre el resto, por encima de un cierto umbral de nivel de potencia. Próximo, el programa busca ver si la frecuencia de cualquier pico se desplaza ligeramente a otras frecuencias; este cambio sería causado por la rotación de la Tierra, indicando que el pico es de origen extraterrestre. Finalmente, Dado que el plato de Arecibo está estacionario, no rastrea objetos con la rotación de la Tierra, una señal ET se desplazaría sobre la superficie del plato, de borde a centro a borde, y un gráfico del pico a lo largo del tiempo se vería como una curva en forma de campana. El programa prueba para ver si el pico se ajusta a esta curva. Si se cumplen estos tres criterios, el programa marca la información para su posterior análisis por parte de UC-Berkeley.
Ventana de análisis de datos de SETI @ home La sección de datos / información del usuario de la pantalla contiene las notas sobre las observaciones que obtuvieron el fragmento de datos, así como notas sobre el usuario.
Porción de datos / información de usuario de la pantalla de inicio de SETI @ 
Ventana de gráfico de la pantalla de inicio de SETI @ La pantalla de gráficos permite al usuario ver el progreso del análisis de un solo vistazo. El programa toma nota de todos los picos observados y transmite esta información a UC Berkeley para un análisis más detallado. Cada conjunto de datos es procesado de forma independiente por dos usuarios para su corroboración. Si un pico pasa los criterios para una posible señal, luego, otros proyectos de SETI examinarán las coordenadas con mayor detalle para confirmar el hallazgo.
Con SETI @ home, una computadora y una conexión a Internet, puede participar en la investigación SETI. Hasta la fecha, el sitio web SETI @ home recibe un millón de visitas y 100, 000 visitantes únicos por día.
NotaAlgunas formas de la ecuación de Drake añaden un término adicional después R * - F s , para la fracción de estrellas formadas que son estrellas similares al sol. Valores distintos de cero de F s varían entre cero y 1, pero se estiman en 0,1 o 10 por ciento.
Parece que el público está muy interesado en la investigación SETI, si el interés se puede medir a partir del apoyo monetario de fundaciones privadas como el Instituto SETI y la Liga SETI y la participación en SETI @ home. El futuro de SETI parece brillante, con desarrollos en las siguientes áreas:
La posibilidad de que exista vida inteligente en otras partes del universo ha intrigado a la humanidad durante miles de años. Actualmente nos encontramos en un momento en el que nuestra tecnología ha avanzado lo suficiente como para que podamos detectar señales de ET e incluso transmitir nuestras propias señales a las estrellas. Con los avances en tecnología y el creciente interés en SETI, podemos estar cerca de encontrar la respuesta a esa vieja pregunta, "¿Existe vida inteligente ahí fuera?"
Los interferómetros combinan imágenes de varios radiotelescopios para crear una imagen que parece sacada de un plato grande. Si ET se está comunicando por radio, ¿Cómo podemos detectar tales señales? Las señales de radio son ondas de luz, como luz visible, luz infrarroja (calor) y rayos X. Pero las señales de radio tienen longitudes de onda más largas que estas otras formas de luz. Para detectar señales de radio ET, utiliza un radiotelescopio. Un radiotelescopio es un receptor de radio similar a la radio que tiene en su casa o automóvil. Tiene las siguientes partes:
Diagrama de las partes de un radiotelescopio (diseño Cassegrain).
Desplácese sobre las etiquetas para ver una llamada de cada pieza.
En general, Los radiotelescopios grandes le permiten detectar señales débiles y resolverlas, por lo tanto, cuanto más grande sea el plato, cuanto mayor sea la resolución de la señal. Sin embargo, Los platos grandes son difíciles y costosos de construir y mantener. Para solucionar este problema, Los radioastrónomos utilizan una técnica llamada interferometria . La interferometría combina las señales de varios radiotelescopios pequeños distribuidos en un área grande para lograr el equivalente a un plato grande en la misma área (consulte los enlaces en la página siguiente para obtener detalles sobre interferometría).
Para obtener más información sobre SETI y temas relacionados, consulte los enlaces en la página siguiente.
