Negli ultimi anni, la natura esplosiva della scoperta di esopianeti ( oltre 4.164 confermati finora!) ha portato a un rinnovato interesse per la domanda senza tempo: 'siamo soli nell'Universo?' O, come disse 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 una pletora di nuovi studi riguardanti la ricerca in corso di intelligenza extraterrestre (SETI). Questo include il Calcolatrice civiltà aliena , che è il frutto dell'ingegno dei fisici Steven Woodling e Dominick Czernia. Ispirati dai recenti tentativi di affrontare la probabilità statistica della vita avanzata nella nostra galassia, offrono uno strumento matematico in grado di 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 Osservatorio Green Bank nel 1961 Drake preparò un'equazione che riassumeva le probabilità di trovare ETI nella nostra galassia.
D'ora in poi noto come il Equazione di Drake , questo argomento probabilistico è espresso matematicamente come:
N = R*x fPx nex flx fiox fCx L
- nè il numero di civiltà con cui potremmo comunicare;
- R*è il tasso medio di formazione stellare nella nostra galassia;
- FPè la frazione di quelle stelle che hanno pianeti;
- ne è il numero di pianeti che possono supportare la vita;
- Flè il numero di pianeti che svilupperanno la vita;
- Fio è il numero di pianeti che svilupperanno vita intelligente;
- fcè il numero di civiltà che svilupperebbero tecnologie di trasmissione;
- Lè 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 significativa a causa delle sue implicazioni di base. Anche se si trattano tutte le variabili in modo conservativo, ottengono comunque unnrisultato nelle dozzine o nelle centinaia. Fondamentalmente, anche se la vita è molto rara nella nostra galassia, dovrebbero esserci almeno alcune civiltà con cui potremmo entrare in contatto.
Nel corso degli 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 suIl Giornale Astrofisico, gli astrofisici Tom Westby e Christopher J. Conselice dell'Università di Nottingham hanno creato un loro argomento probabilistico basato sul Principio Copernicano Astrobiologico .
Il radiotelescopio Parkes, uno dei telescopi utilizzati da Breakthrough Listen. Attestazione: CSIRO
In parole povere, 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 sono stati applicati alla domanda se l'umanità sia o meno sola nell'Universo, Wetsby e Conselice sono stati in grado di produrre una versione moderna dell'equazione di Drake. Matematicamente, può essere espresso come:
N = N** FL* FHZ* Fm* (L/t')
- nè il numero di civiltà con cui possiamo comunicare;
- n*è il numero totale di stelle all'interno della galassia;
- FLè la percentuale di quelle stelle che hanno almeno 5 miliardi di anni;
- FHZè la percentuale di quelle stelle che ospitano un pianeta adatto a sostenere la vita;
- Fmè la percentuale di quelle stelle con sufficiente metallicità, che consente una biologia avanzata e una civiltà avanzata;
- Lè la vita media di una civiltà avanzata;
- T'è il tempo medio a disposizione per lo sviluppo della vita.
Combinati 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 avrebbe permesso alle persone di fare i loro calcoli utilizzando l'equazione di Drake e il principio copernicano astrobiologico, ma in modo interattivo.
Insieme, i due hanno iniziato a lavorare su uno strumento che potesse svolgere le stesse funzioni dell'Equazione di Drake e del Principio Copernicano Astrobiologico, ma in modo interattivo. Oltre ad essere un membro del Istituto di Fisica (IOP) nel Regno Unito, Wooding contribuisce regolarmente a The Omni Calculator Project, una piccola comunità composta da professionisti che vogliono rendere accessibile la scienza.
Un nuovo studio ha offerto una nuova interpretazione del paradosso di Fermi: le civiltà aliene non sono visibili a noi perché stanno dormendo. Credito e copyright: Kevin M. Gill
Fu qui che conobbe Czernia, un giovane fisico molecolare che attualmente sta completando il suo dottorato di ricerca con il Istituto di Fisica Nucleare in Polonia. Come ha spiegato Wooding 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?'. Il calcolatore consente alle persone di vedere facilmente quali input entrano in un tale modello e vedere come la modifica dei valori influisce sul risultato: 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 delIpotesi del modellosezione. Vengono forniti alcuni valori predefiniti, in base a ciò che gli scienziati ritengono statisticamente più probabile, ma gli utenti sono liberi di inserire qualsiasi valore desiderino. Da questo, vedranno quante civiltà intelligenti prevedono il loro modello e i loro valori.
Il Principio Copernicano Astrobiologico è raccomandato poiché è il modello più attuale (e quindi aggiornato) e può essere adattato per consentire uno scenario Debole, Moderato o Forte. In altre parole, gli utenti possono regolare quanto siano rigorose le condizioni per la formazione della vita extraterrestre. Tuttavia, gli utenti sono incoraggiati a utilizzare sia questo che l'equazione di Drake per vedere come influenza i loro risultati.
L'equazione di Drake e il principio copernicano astrobiologico cercano entrambi di affrontare la domanda scottante di 'Siamo soli?' Credito: NASA
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. Come consiglia Wooding:
“[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 poltrona.
Una volta che gli utenti lo hanno fatto, possono utilizzare il calcolatrice di viaggi nello spazio (disponibile anche su Omni Calculator) per vedere quanto tempo ci vorrebbe per incontrare le civiltà extraterrestri più vicine nella nostra galassia. Anche questo calcolatore è stato creato da Czernia e si basa in modo simile su variabili immesse dall'utente, come la massa del veicolo spaziale, l'accelerazione e i 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 da come referenza). Supponiamo anche di avere una nave di massa simile alla ISS (420 tonnellate, 463 tonnellate USA) e che potrebbe accelerare 1G(9,8 m/s) fino a raggiungere il 99% della velocità della luce.
Rappresentazione artistica della gamma di zone abitabili per diversi tipi di stelle. Credito: NASA/Missione Kepler/Dana Berry
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 passerebbero solo 10 anni per l'equipaggio (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 accadrà presto! Ma è stato un esercizio divertente che consiglio vivamente!
Per essere onesti, sia l'equazione di Drake che il principio astrobiologico copernicano hanno i loro limiti. Ad 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. Nel caso dello studio di Westby e Conselice, presumevano che un pianeta simile alla Terra alla fine avrebbe formato la vita. Inoltre, è opinione diffusa che dal momento che gli esseri umani moderni sono emersi solo su 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 sono continuerà a comportare molta incertezza. Col passare del tempo e gli strumenti che utilizziamo per condurre la ricerca SETI miglioreranno, gli astronomi impareranno sempre di più su queste variabili. Da ciò, possiamo aspettarci che le stime sul numero probabile di ETI nella nostra galassia diventino più limitate.
Rappresentazione artistica di un pianeta della Super-Terra in orbita attorno a una stella simile al Sole. Credito: ESO/M. Kornmesser
Come indicato da Wooding, devono verificarsi alcuni sviluppi significativi prima di poter rispondere alla domanda 'Siamo soli?', con una certa sicurezza:
“Forse in futuro, man mano che verranno fatte più scoperte sulle stelle e sui pianeti della Via Lattea, potresti tornare al calcolatore e vedere come influenzano il numero di possibili civiltà aliene.
'Miglioreremo nel rilevare pianeti simili alla Terra nella zona abitabile e saremo persino in grado di rilevare cosa c'è nelle loro atmosfere (se ne hanno una). Ciò 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 allontanarci dal rumore radio della terra, permettendoci di aumentare la nostra sensibilità a eventuali trasmissioni aliene”.
Alla fine, non sapremo con certezza quanto siano probabili la vita e le civiltà extraterrestri finché non troveremo prove di alcune. Ma la parte bella è che il paradosso di Fermi ('Dove sono tutti?') deve essere risolto solo una volta. Nel frattempo, la ricerca di ETI continuerà e trarrà enormi benefici dagli strumenti di prossima generazione (come il James Webb e Nancy Grace Roman telescopi spaziali) e metodi che stanno diventando 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 alla fine (dita incrociate)! Inoltre, assicurati di controllare gli altri strumenti interessanti Calcolatrice Omni ha da offrire, tra cui astrofisica, fisica quantistica e altri calcolatori scientifici.
Ulteriori letture: Calcolatrice Omni