"Zijn wij alleen in het universum?" De vraag heeft gefascineerd, prikkelende en zelfs verbijsterde mensen zolang we ons kunnen herinneren.

Tot dusver, het lijkt erop dat intelligent buitenaards leven - tenminste als het past in onze enge definitie ervan - nergens te vinden is. Er zijn veel theorieën en veronderstellingen over waarom we geen contact hebben gemaakt met, noch bewijs hebben gezien van geavanceerde buitenaardse beschavingen, ondanks decennialange inspanningen om onze aanwezigheid bekend te maken en met hen te communiceren.

In de tussentijd, een gestage stroom van ontdekkingen demonstreert de aanwezigheid van aardse analogen - planeten die, zoals de onze, bestaan ​​op een "Goldilocks zone" afstand van hun eigen respectievelijke sterren, waarin de omstandigheden "precies goed" zijn om vloeibaar water (en dus leven) te laten bestaan. Misschien nog verbijsterender is het idee dat er, gemiddeld, net zoveel planeten als er sterren zijn.

"Dat is, I denk, een van de verbazingwekkende ontdekkingen van de vorige eeuw of zo - dat planeten veel voorkomen, " zei Philip Lubin, een experimentele kosmoloog en hoogleraar natuurkunde aan de UC Santa Barbara. Gezien dat, en de veronderstelling dat planeten de voorwaarden voor leven verschaffen, de vraag voor de groep van Lubin is geworden:zijn we hard genoeg op zoek naar deze buitenaardsen?

Dat is de drijfveer achter de Trillion Planet Survey, een project van student-onderzoekers van Lubin. Het ambitieuze experiment, bijna volledig gerund door studenten, gebruikt een reeks telescopen dichtbij en veraf gericht op het nabijgelegen sterrenstelsel Andromeda, evenals andere sterrenstelsels, waaronder het onze, een "pijplijn" van software om afbeeldingen te verwerken en een beetje speltheorie.

"Eerst en vooral we nemen aan dat er een beschaving is van vergelijkbare of hogere klasse dan de onze die probeert hun aanwezigheid uit te zenden met behulp van een optische straal, misschien van het 'gerichte energie'-array-type dat momenteel hier op aarde wordt ontwikkeld, " zei hoofdonderzoeker Andrew Stewart, die student is aan Emory University en lid is van Lubin's groep. "Tweede, we nemen aan dat de transmissiegolflengte van deze bundel er een is die we kunnen detecteren. als laatste, we nemen aan dat dit baken lang genoeg heeft gestaan ​​om het licht door ons te laten detecteren. Als aan deze vereisten wordt voldaan en de straalkracht en diameter van de buitenaardse intelligentie consistent zijn met een beschavingsklasse van het aardtype, ons systeem zal dit signaal detecteren."

Van radiogolven tot lichtgolven

Gedurende de laatste halve eeuw, de dominante uitzending van de aarde heeft de vorm aangenomen van radio, TV- en radarsignalen, en zoekers naar buitenaards leven, zoals de wetenschappers van het Search for Extraterrestrial Intelligence (SETI) Institute, hebben krachtige radiotelescopen gebruikt om naar die signalen van andere beschavingen te zoeken. Onlangs echter, en dankzij de exponentieel versnellende vooruitgang van fotonische technologie, optische en infrarode golflengten bieden mogelijkheden om te zoeken via optische signalen die detectie met een veel groter bereik mogelijk maken voor vergelijkbare systemen.

In een paper gepubliceerd in 2016 genaamd "The Search for Directed Intelligence" of SDI, Lubin schetste de fundamentele detectie- en speltheorie van een "blind-blind" systeem waar noch wij, noch wij, noch de buitenaardse beschaving zijn zich bewust van elkaar, maar willen elkaar vinden. Dat artikel was gebaseerd op de toepassing van fotonica ontwikkeld aan de UC Santa Barbara in de groep van Lubin voor de voortstuwing van kleine ruimtevaartuigen door de ruimte met relativistische snelheden (d.w.z. een aanzienlijk deel van de lichtsnelheid) om de eerste interstellaire missies mogelijk te maken. Dat lopende project wordt gefinancierd door NASA's Starlight en miljardair Yuri Milner's Breakthrough Starshot-programma's, die beide gebruikmaken van de technologie die is ontwikkeld bij UCSB. Het artikel uit 2016 laat zien dat de technologie die we vandaag ontwikkelen het helderste licht in het universum zou zijn en dus in het hele universum zou kunnen worden gezien.

Natuurlijk, niet iedereen vindt het prettig om onze aanwezigheid aan andere, mogelijk geavanceerd, buitenaardse beschavingen.

"Door onze aanwezigheid uit te zenden naar het universum, geloof het of niet, blijkt een zeer controversieel onderwerp te zijn, "Stewart zei, citing bureaucratic issues that arise whenever beaconing is discussed, as well as the difficulty in obtaining the necessary technology of the scale required. Bijgevolg, 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, hij legde uit. That one photograph will then be compared to a more pristine image in which there are no known transient signals—interfering signals from, zeggen, 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, zeggen, 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, volgens de onderzoekers 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 denk, 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.