| Strategie di ricerca
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Si individuano due tipologie fondamentali di segnali ricevibili
da un sistema SETI: la radiazione elettromagnetica intenzionalmente
trasmessa tipo "radio-faro" (beacon) e quella non intenzionale
destinata ad utilizzi interni, dovuta a perdite di radio-energia
(leakage).
Il progetto del sistema ricevente e la scelta sulla
strategia di ascolto dipenderanno, quindi, dal tipo di segnale che si
desidera studiare.
Le strategie di ricerca adottate nei vari
progetti SETI sono essenzialmente di due tipi: la ricerca diretta e
quella "a tutto cielo".
La prima si concentra su obiettivi individuali (di solito stelle) inseguendoli per un certo periodo di tempo.
Tale
metodo presenta diversi vantaggi: si possono utilizzare radiotelescopi
con risoluzione molto elevata, dato che l'obiettivo è generalmente non
risolto ed è nota la sua posizione.
Per ottenere elevati rapporti
segnale/rumore si adottano le tecniche di integrazione del segnale
rivelato e, essendo ben note eventuali derive per effetto Doppler (in
corrispondenza del sito di ricezione), si prevedono tecniche di
compensazione per ottimizzare la ricerca. D'altra parte, è possibile
osservare solo una piccola porzione di cielo alla volta, così che, se
la civiltà extraterrestre non è compresa fra gli obiettivi del
progetto, non potrà mai essere scoperta. La ricerca "a tutto cielo"
prevede l'osservazione dell'intero cielo visibile dall'osservatorio:
sono così evitati possibili pregiudizi dovuti a scelte fatte a priori
sugli obiettivi da studiare.
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(fare click sull'immagine per ingrandire) |
Nell'immagine sopra è ripostata un'altra schematizzazione della "finestra radio SETI". |
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Le ricerche SETI
(Search for Extraterrestrial Intelligence)
Argomento
di notevole interesse e fascino che potrebbe stimolare un proficuo
collegamento fra i centri di ricerca ufficiali e gruppi ben motivati e
preparati di radioastronomi dilettanti.
| Search for Extraterrestrial Intelligence |
L'idea
di valutare fino a che punto le radioonde emesse dalla Terra potessero
essere rivelate nello spazio interstellare, insieme all'analisi teorica
riguardo le possibilità di radiocomunicazione su distanze
interstellari, fu di due fisici della Cornell University, Giuseppe
Cocconi e Philip Morrison i quali, in un lavoro presentato nel 1959
alla celebre rivista Nature, hanno dimostrato come le onde radio
più adatte per propagare informazione nello spazio cosmico siano
quelle decimetriche, evidenziando la lunghezza d'onda privilegiata dei
21 cm (1420 MHz, riga di emissione dell'idrogeno neutro interstellare,
elemento più diffuso dell'universo) come probabile frequenza
naturale.
I due ricercatori suggerirono, inoltre, la possibilità di
tentare la ricezione di eventuali radiosegnali artificiali provenienti
dalle stelle più vicine al Sole.
Su tali basi si avviò agli inizi degli anni '60 un articolato
piano di ascolto di radiosegnali cosmici "intelligenti": il programma,
chiamato SETI (Search for Extra Terrestrial Intelligence,
sigla inventata da P. Morrison nel 1959) prevedeva l'utilizzo dei
maggiori radiotelescopi esistenti con l'eventuale costruzione di
ricevitori dedicati, ed è tuttora utilizzato per identificare
qualsiasi tipo di ricerca mirata all'individuazione di messaggi radio
inviati da ipotetiche civiltà extraterrestri.
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Il
grafico riassume i risultati e le parziali conclusioni dei vari
programmi SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence) finora
condotti.
L'area scura è una stima sull'esistenza di civiltà
extraterrestri intelligenti sfuggite alle ricerche SETI condotte da
Terra perchè troppo lontane e/o a causa della ridotta potenza
dei loro trasmettitori radio.
Per utilizzare ed interpretare correttamente il grafico occorre
ipotizzare e scegliere una data potenza di trasmissione (sull'asse
verticale) e leggere, in corrispondenza della zona di confine dell'area
scura, scendendo verso il basso, il valore della distanza dalla Terra
(sull'asse orizzontale).
Un sistema di radiotrasmissione interstellare tipo Arecibo sarebbe in
grado di "farsi sentire" fino ad una distanza pari a circa 4000
anni-luce.
Il grafico fornisce anche l'informazione relativa alla percentuale
(stimata) di tutti i sistemi stellari finora esaminati, in funzione
della potenza dei trasmettitori radio utilizzati (tratto da Scientific
American). |
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| Finestre spettrali nella banda delle microonde |
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Finestre spettrali nella banda delle microonde nello spazio libero
(figura in alto) e nell'atmosfera terrestre (figura in basso), dove
sono evidenziate le cosiddette "frequenze magiche" H e OH, molecole
costituenti l’acqua, culla della vita così come la
conosciamo.
Si
vede come l'atmosfera terrestre sia fortemente assorbente in
corrispondenza delle righe molecolari dell'ossigeno e del vapore
d'acqua. I grafici
evidenziano le finestre spettrali nella banda delle microonde
utilizzabili per le ricerche SETI nello spazio libero (in alto) e
nell'atmosfera terrestre (in basso).
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(fare click sull'immagine per ingradirla)
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Il
grafico mostra le variazioni del flusso radio (in unità
arbitrarie) prodotto dalle trasmittenti terrestri che un ipotetico
osservatore "vedrebbe" dalla stella di Barnard (distante circa 6 anni
luce dalla Terra) in conseguenza della rotazione terrestre.
Si registrerebbe un massimo tutte le volte che l'Europa o l'America
è rivolta verso l'osservatore (illustrazione tratta da
"L'universo alle soglie del duemila" di M. Hack, Superbur saggi). |
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| Progetti & Approfondimenti |
 L'esperimento SETI@home [doc .PDF].
"SETI@home è un esperimento scientifico che
sfrutta la potenza di centinaia di migliaia di computer collegati a
Internet alla ricerca di intelligenze extraterrestri (Search for
Extraterrestrial Intelligence - SETI). Voi potrete partecipare facendo
"girare" sul vostro computer un programma che scarica ed analizza i
dati di un radiotelescopio. Esiste la lontana, ma accattivante,
possibilità che il vostro computer scopra il lontano mormorio di
una civiltà extraterrestre."
SETI: Searc for Extraterrestrial Intelligence [doc .PDF].
Argomento di attualità e di vaste
implicazioni culturali, salito alla ribalta grazie alle recenti
scoperte di sistemi planetari extrasolari e all'affermarsi della
giovane scienza della bioastronomia.
La possibilità di captare un segnale radio prodotto da
intelligenze extraterrestri è l'obiettivo di SETI, un programma
mondiale di ricerche astronomiche che utilizza i potenti mezzi della
radioastronomia e della tecnologia informatica.
SETI: l'equazione di Drake [doc .PDF].
L'articolo commenta la famosa formula utilizzata per
la pianificazione di qualsiasi programma di ricerca SETI: l'equazione
di Drake.
Utilizzando tale relazione è possibile stimare il numero di
civiltà extraterrestri presenti nella nostra galassia
potenzialmente dotate di capacità comunicative.
L'importanza dell'equazione di Drake è soprattutto metodologica,
in quanto evidenzia i fattori importanti dai quali dipende la
possibilità di sviluppo di forme di vita intelligenti
nell'universo.
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Finestre radio utili per
le ricerche SETI
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A
causa dell'assorbimento e della diffusione causati dal mezzo
interstellare e dalle atmosfere planetarie non tutte le radiofrequenze
sono utilizzabili per ricerche SETI.
Come
evidenziato dai grafici mostrati in seguito che illustrano gli effetti
delle varie cause di attenuazione sulle radioonde nello spazio libero
libero e all'interno dell'atmosfera planetaria terrestre, le frequenze inferiori a 1 MHz tenderebbero ad essere assorbite dalle
particelle cariche delle ionosfere planetarie, se ammettiamo che in
tutti i pianeti in grado di ospitare civiltà avanzate siano
presenti ionosfere di varia estensione che fungono da schermo per le
onde radio (analogamente a quella terrestre) di frequenza inferiore a
10-20 MHz.
D'altra parte, la stessa atmosfera limiterebbe superiormente le
frequenze utilizzabili (intorno ai 10 GHz) per fenomeni di assorbimento
molecolare.
Molto probabilmente nei pianeti in grado di ospitare
civiltà evolute esiste un'atmosfera che apre una "finestra
spettrale" alla radiazione hertziana con caratteristiche simili a
quella terrestre, limitando l'intervallo delle frequenze utili da circa
10-20 MHz fino a circa 10 GHz.
Il problema non si pone se i ricevitori ed i
trasmettitori sono collocati in orbita su satelliti artificiali
all'esterno dell'atmosfera planetaria.
La principale sorgente di disturbo è la radioemissione cosmica di fondo.
Utilizzando gli attuali radiotelescopi è possibile rivelare
segnali intelligenti provenienti da distanze dell'ordine delle
centinaia di anni-luce, cioè distanze interstellari: tali
distanze possono essere migliorate aumentando la sensibilità dei
ricevitori e concentrando tutta la potenza del trasmettitore in una
banda di frequenze molto ristretta, con fascio d'antenna molto compatto.
Questione delicata è la scelta della frequenza di comunicazione.
E' quasi impossibile che una civiltà destinataria di un
radiomessaggio lo scopra, a meno che non sia nota a priori la frequenza
di trasmissione: la banda di frequenze possibili è troppo ampia.
Il problema sarebbe notevolmente semplificato se tutte le
civiltà intelligenti dell'universo giungessero alle medesime
conclusioni circa l'adozione di alcune frequenze naturali
"privilegiate" utilizzabili come standard per le comunicazioni.
La prima frequenza suggerita (G. Cocconi, P. Morrison, 1959) fu quella
della riga a 21 cm: secondo i ricercatori è molto probabile che
qualsiasi civiltà extraterrestre sia a conoscenza di questa
fondamentale riga dello spettro, che rappresenterebbe un "campione di
frequenza unico ed oggettivo, conosciuto necessariamente da qualsiasi
osservatore nell'universo".
"...E' inoltre ragionevole aspettarsi che ricevitori a questa frequenza
siano costruiti sin dall'inizio dell'evolversi della
radioastronomia...": dovrebbero quindi essere abbastanza diffusi
nell'universo strumenti operanti a tale frequenza.
Sono state proposte altre frequenze naturali corrispondenti ad
altrettante righe spettrali di molecole scoperte negli spazi
interstellari, come quelle emesse dalla molecola OH. Tali frequenze,
corrispondenti a righe spettrali di fondamentale interesse astrofisico,
sono una buona scelta per le comunicazioni interstellari dato che hanno
notevole probabilità di essere casualmente rivelate da
ipotetiche civiltà extraterrestri durante una scansione del
cielo.
Con i moderni ricevitori è possibile analizzare simultaneamente
numerosi canali dello spettro raccogliendo informazioni in una vasta
gamma di frequenze.
L'intervallo
tra 1420 MHz e 1720 MHz è indicato con il suggestivo nome di
"waterhole", la "pozza d'acqua" intorno a cui, come animali nella
giungla, si radunano le civilta' galattiche.
Se l'acqua ha effettivamente un ruolo essenziale per
la vita, considerando i vantaggi delle comunicazioni in questa banda di
frequenze ed il fatto che l'emissione a 1420 MHz proviene dall'idrogeno
H e quella a 1665 MHz dalla molecola OH (le due componenti che formano
l'acqua), è ragionevole ipotizzare che tali frequenze siano la
scelta più verosimile per eventuali radiocomunicazioni cosmiche.
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| Civiltà extraterrestri |
E' interessante illustrare un approccio di
ricerca SETI di tipo esplorativo, originariamente sviluppato ed avviato
dagli scienziati sovietici, che parte dall'idea di N. Kardashev di
classificare le civiltà tecnologiche esistenti in tre tipi
secondo il loro grado di utilizzo e la capacità di manipolazione
dell'energia.
Una civiltà di tipo I
è in grado di manipolare l'ambiente su scala planetaria: la
nostra civiltà è giunta ad un tale livello tecnologico in
quanto l'attività umana inizia a modificare lo stato della Terra
sollevando il problema di una controllata e sensata gestione degli
interventi affinchè non producano catastrofi.
Una civiltà di tipo II
sarebbe in grado di utilizzare e gestire una quantità di energia
paragonabile a quella prodotta dal suo sole, manifestando un grado di
sviluppo tecnologico miliardi di volte più avanzato del nostro.
Una civiltà di tipo III
sarebbe addirittura in grado di manipolare un'intera galassia
collocandosi ad un livello di sviluppo cento miliardi di volte maggiore.
Scopo della ricerca "esplorativa" è quello di individuare una
civiltà di tipo II intercettando i suoi "sottoprodotti"
energetici: anche se essa non rivolge intenzionalmente messaggi
all'esterno, produce una quantità considerevole di radio-energia
emessa per usi interni ben osservabile alle lunghezze d'onda radio e
millimetriche (vedi il grafico mostrato a fianco).
Secondo l'astrofisico russo J.S. Sklovskij (1963) e
la sua scuola di collaboratori, la vera impronta inconfondibile della
presenza di una civiltà tecnologica su un pianeta sarebbe
proprio la dispersione di energia dovuta alle radiocomunicazioni
locali, televisive, via satellite e radar. |
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