Ricerca di ET: gli scienziati stanno localizzando 100 segnali trovati coi PC di casa

Il SETI@home dell’UC Berkeley, uno dei progetti di ricerca crowd-sourcing più popolari di sempre, ha raccolto circa 12 miliardi di segnali di interesse. Un’analisi approfondita ha ritenuto che valga la pena un’altra occhiata.

 

 

Per 21 anni, tra il 1999 e il 2020, milioni di persone in tutto il mondo hanno prestato i computer agli scienziati della UC Berkeley per cercare segni di civiltà avanzate nella nostra galassia.

Il progetto — chiamato SETI@home, dal nome della Search for Extraterrestrial Intelligence (SETI) — ha generato un seguito fedele desideroso di partecipare a uno dei progetti crowdsourced più popolari nei primi giorni di internet.

Scaricarono il software SETI@home sui loro computer domestici e gli permisero di analizzare i dati registrati presso l’ormai defunto Osservatorio di Arecibo a Porto Rico per individuare segnali radio insoliti provenienti dallo spazio.

In totale, questi calcoli hanno prodotto 12 miliardi di rilevamenti — “momentanei segnali di energia a una particolare frequenza provenienti da un punto particolare del cielo”, secondo lo scienziato informatico e cofondatore del progetto David Anderson.

Dopo 10 anni di lavoro, il team SETI@home ha ora finito di analizzare queste rilevazioni, riducendole a circa un milione di segnali “candidati” e poi a 100 che meritano una seconda occhiata.

Da luglio puntano il telescopio sferico da cinquecento metri, un radiotelescopio chiamato FAST, su questi obiettivi, sperando di vedere di nuovo i segnali.

Anche se i dati FAST non sono ancora stati analizzati, Anderson ammette di non aspettarsi di trovare un segnale da ET. Ma i risultati del progetto SETI@home — presentati in due articoli pubblicati lo scorso anno su The Astronomical Journal — offrono lezioni per ricerche future e indicano potenziali falle nelle ricerche in corso.

“Se non troviamo ET, possiamo dire che abbiamo stabilito un nuovo livello di sensibilità. Se ci fosse stato un segnale superiore a una certa potenza, lo avremmo trovato”.

“Alcune delle nostre conclusioni sono che il progetto non ha funzionato completamente come pensavamo. E abbiamo una lunga lista di cose che avremmo fatto diversamente e che i futuri progetti di rilevamento del cielo dovrebbero fare diversamente.”

Secondo l’astronomo e direttore del progetto SETI@home Eric Korpela, ricerche come SETI@home inevitabilmente porteranno a miliardi di possibili segnali.

La sfida per i ricercatori è sviluppare algoritmi per eliminare i segnali spuri causati da rumore o interferenze radio senza eliminare i veri e propri beacon di una civiltà lontana. L’interferenza a radiofrequenza, o RFI, non proviene solo dai satelliti in orbita terrestre e sparsi in tutto il sistema solare, ma anche dalle trasmissioni radiofoniche e televisive e persino dai forni a microonde.

“Non c’è modo che tu possa fare un’indagine completa su ogni possibile segnale che percepisci, perché per farlo serve comunque una persona e degli occhi,” ha detto.

“Dobbiamo fare un lavoro migliore nel misurare ciò che escludiamo. Buttiamo via il bambino insieme all’acqua del bagno? Non credo che lo sappiamo per la maggior parte delle ricerche SETI, e questa è davvero una lezione per le ricerche SETI ovunque.”

Anderson e Korpela hanno risolto questo problema inserendo circa 3.000 segnali falsi — chiamati birdies — nella loro pipeline dati prima di esaminarla per eliminare RFI e rumore.

Korpela ha sottolineato che quasi tutte le ricerche odierne presumono che una civiltà metta molta potenza in una stretta banda di frequenza per attirare l’attenzione di altre civiltà, per poi inviare informazioni o dati attraverso una frequenza a banda larga adiacente.

Per aumentare le probabilità di essere rilevati, il faro dovrebbe trovarsi intorno a una frequenza a cui gli astronomi osservirebbero l’universo, ha detto Korpela — molto probabilmente intorno alla lunghezza d’onda radio di 21 centimetri, utilizzata per mappare il gas idrogeno nella galassia.

“Questo potente faro a banda stretta sarebbe qualcosa di facile da rilevare.

Poi, una volta rilevato qualcosa, dedicava più osservazione per cercare segnali vicini a quella frequenza che potevano essere di potenza inferiore e banda più ampia che contenevano informazioni,” ha detto Korpela.

“Se vedessimo un segnale a banda stretta extraterrestre da qualche parte, probabilmente avremmo tutti i telescopi, radiotelescopi e telescopi ottici disponibili puntati in quel punto del cielo, cercando in tutte le frequenze qualsiasi altra cosa. Finora non abbiamo avuto questa cosa. Se lo avessimo fatto, penso che lo sapremmo tutti.”

Nonostante il suo fallimento nel trovare ET, SETI@home è stato un successo?

“Direi che è andata molto, molto, molto oltre le nostre aspettative iniziali,” disse Anderson. “Quando progettavamo SETI@home, cercavamo di decidere se valesse la pena farlo, se avremmo avuto abbastanza potenza di calcolo per fare nuova scienza. I nostri calcoli si basavano sull’arrivo di 50.000 volontari. Abbastanza rapidamente, abbiamo avuto un milione di volontari. È stato piuttosto interessante, e vorrei far sapere a quella comunità e al mondo che abbiamo fatto davvero un po’ di scienza.”

Quando Anderson iniziò a lavorare su SETI@home a metà degli anni ’90, insegnava informatica all’UC Berkeley e conduceva ricerche nel calcolo distribuito — suddividendo problemi grandi e complessi in blocchi che potevano essere gestiti da computer più piccoli. Questa era una soluzione alternativa per chi non aveva accesso a un supercomputer.

David Gedye, laureato in informatica all’UC Berkeley ed ex studente di Anderson, suggerì che la rete crescente di computer domestici potesse essere sfruttata tramite il calcolo distribuito per analizzare i segnali dei radiotelescopi alla ricerca di schemi insoliti prodotti da una civiltà avanzata — ciò che oggi è noto come una tecnofirma.

David Anderson, cofondatore di SETI@home, ha dismesso il progetto di calcolo distribuito nel 2003.

Robert Sanders/UC Berkeley

Successivamente Anderson si è unito a Korpela e all’ingegnere elettrico e astronomo dell’UC Berkeley Dan Werthimer, e insieme hanno lanciato SETI@home nel 1999.

Nel giro di pochi giorni, 200.000 persone provenienti da più di 100 paesi avevano scaricato il software. Un anno dopo, aveva 2 milioni di utenti.

I dati provenivano dal radiotelescopio di Arecibo da 300 metri. Veniva registrato passivamente mentre altri astronomi puntavano la parabola radio — all’epoca la più grande del mondo — verso diverse regioni del cielo per lo studio.

Questa cosiddetta osservazione comensale si rivelò molto efficace. Nel corso del progetto, ogni area del cielo visibile da Porto Rico — un terzo dell’intero cielo — è stata osservata 12 o più volte, con alcune aree osservate centinaia o addirittura migliaia di volte.

“Da Arecibo abbiamo coperto la maggior parte delle stelle della Via Lattea, che sono miliardi e miliardi,” ha detto Anderson.

“Siamo, senza dubbio, la ricerca più sensibile a banda stretta su ampie porzioni del cielo, quindi avevamo le migliori possibilità di trovare qualcosa. Quindi sì, c’è un po’ di delusione per non aver visto nulla.”

La maggior parte delle ricerche SETI attuali — incluso il progetto Breakthrough Listen, che ha 10 anni fa — sono ricerche mirate piuttosto che scansioni su tutto il cielo.

Cioè, cercano tecnofirme da stelle specifiche vicine o stelle più distanti che si sono trovate ospitare pianeti. I

radiotelescopi utilizzati, come il Greenbank Telescope in West Virginia e l’array MeerKAT in Sudafrica, sono ancora in grado di rilevare un trasmettitore delle dimensioni di Arecibo relativamente vicino, in termini galattici.

“Per esplorare distanze maggiori, servono telescopi più grandi e tempi di osservazione più lunghi,” ha detto Korpela. “È sempre meglio se sei in grado di controllare il telescopio per il tuo progetto. Non siamo riusciti a controllare cosa facesse il telescopio.”

Il software che Korpela ha sviluppato per SETI@home ha preso i dati radio di Arecibo — frequenza, intensità, posizione nel cielo — e li ha manipolati matematicamente in un processo chiamato trasformata di Fourier discreta, che scompone le frequenze in piccoli bin.

Poiché la Terra si muove, come qualsiasi fonte di segnale probabile, il software ha scansionato le osservazioni alla ricerca di spostamenti di frequenza, chiamati deriva Doppler.

“Abbiamo dovuto effettivamente esaminare una vasta gamma di possibili velocità di deriva — decine di migliaia — solo per essere sicuri di avere tutte le possibilità,” ha detto Anderson.

“Questo moltiplica la potenza di calcolo di cui abbiamo bisogno di 10.000. Il fatto che avessimo un milione di computer domestici a disposizione ci ha permesso di farlo. Nessun altro progetto radiofonico SETI è riuscito a farlo.”

I 12 miliardi di segnali interessanti identificati da questi computer domestici dovevano però essere verificati, e Anderson ammette che nei primi anni del SETI@home non avevano pensato molto a come farlo.

“Fino al 2016 circa, non sapevamo davvero cosa avremmo fatto con queste rilevazioni che avevamo accumulato,” ha detto Anderson. “Non avevamo ancora capito come fare tutta la seconda parte dell’analisi.”

Il vincolaggio richiedeva un cluster di calcolo con una grande quantità di memoria e memoria, fornito dall’Istituto Max Planck per la Fisica Gravitazionale di Hannover, Germania.

Il supercomputer permise ad Anderson e Korpela di eliminare RFI e rumore, riducendo i miliardi di rilevamenti a un paio di milioni di candidati segnali — “insiemi di rilevamenti che provengono più o meno dallo stesso punto del cielo e più o meno alla stessa frequenza ma forse molti di loro distribuiti nel tempo, ” disse Anderson.

Una volta classificate queste in base alla probabilità di essere vere, le prime mille dovevano essere esaminate manualmente. Korpela e Werthimer lavorarono per esaminare i candidati e ridurre il numero a circa 100. Questi sono colpiti da FAST, ogni punto nel cielo registrato per circa 15 minuti. FAST ha circa otto volte l’area di raccolta di Arecibo.

L’analisi finale di questi segnali deve ancora arrivare, ha detto Anderson, ma “questi due articoli sono le importanti conclusioni di SETI@home.”