The Grey vorrebbe parlare di un nuovo metodo per la ricerca di segnali intelligenti oltre la Terra, che viene dagli USA. L'articolo, il cui titolo è:
"Approccio bayesiano al SETI", è di Claudio Grimaldi e Geoffrey W. Marcy, ed è stato pubblicato dal PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences, cioè "Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze degli Stati Uniti d'America". E' datato il 16 ottobre 2018 -115 (42) E9755-E9764; pubblicato prima della stampa il 1 ottobre 2018: https://doi.org A cura di Neta A. Bahcall, Princeton University, Princeton, NJ e approvato il 31 agosto 2018 (ricevuto per revisione il 20 maggio 2018).
Le iniziative in corso e future circa la ricerca dell'intelligenza extraterrestre (SETI) esploreranno la Galassia su una scala senza precedenti per trovare prove di civiltà comunicanti oltre la Terra. Qui, costruiamo una formulazione bayesiana (*) del SETI per calcolare la probabilità a posteriori del numero medio di segnali radio che attraversano la Terra, avendo ottenuto un risultato positivo o nullo dalle ricerche in tutto il range delle emissioni radio non naturali. Mostriamo che il risultato di non rilevare segnali entro 40.000 anni luce dalla Terra è compatibile con l'assenza in tutta la galassia di emettitori che agiscono in un'ampia gamma di potenza irradiata. La scoperta di una sola emissione entro circa 1.000 anni luce, implicherebbe, invece, che più di 100 segnali in genere attraversano il nostro pianeta provenendo dalla Via Lattea. La ricerca di tecnosignature (Technosignature o technomarker sono proprietà o effetti misurabili che forniscono prove scientifiche della tecnologia passata o presente.) da ipotetiche civiltà galattiche sta attraversando una nuova fase di intensa attività. Per la prima volta, una parte significativa del vasto spazio di ricerca dovrebbe essere campionata nel prossimo futuro, potenzialmente fornendo nuove informazioni sull'abbondanza di civiltà extraterrestri rilevabili (o sulla loro mancanza!).
Gli autori della ricerca, Claudio Grimaldi e Geoffrey W. Marcy, Laboratory of Physics of Complex Matter (LPCM)-Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)-Station 3, CH-1015 Lausanne, Switzerland, sono partiti dallo stato attuale di mancanza di conoscenza sulla popolazione galattica di segnali elettromagnetici non naturali, formulando un modello statistico bayesiano per calcolare il numero medio di segnali radio che attraversano la Terra. L'esistenza nella Galassia di emettitori del tipo di Arecibo potenzialmente rilevabili può essere ragionevolmente esclusa solo se le indagini a cielo aperto non rilevano segnali di questo tipo fino a un raggio di circa 40.000 anni luce, uno sforzo che richiede sensibilità del rivelatore migliaia di volte superiore a quella degli attuali telescopi. Al contrario, trovare persino un segnale simile ad Arecibo entro 1.000 anni luce, che è una possibilità alla portata dei rivelatori attuali, implica quasi certamente che più di circa 100 segnali di potenza irradiata comparabile attraversano la Terra. La tecnica indica che rilevare un solo segnale entro il raggio di 500-1.000 anni luce da noi, ha spiegato Grimaldi, “implica che almeno una stella su un milione ospiti o abbia ospitato una civiltà tecnologica”. Estrapolando a tutta la galassia, “questo suggerisce che ci siano almeno 10.000 civiltà in tutta la galassia che emettano segnali radio”. Invece, se non vengono individuati segnali entro 40.000 anni luce da noi, allora “possiamo ragionevolmente escludere l’esistenza in tutta la galassia di civiltà che usano tecnologia come la nostra“.
Riferimento per i dati qui sopra: https://www.pnas.org
(*)
Per un approccio intuitivo e quotidiano del teorema di Bayes si veda: http://www.mathisintheair.org
Il teorema di BAYES nel mondo quotidiano.
Intuitivamente, il teorema descrive il modo in cui le opinioni nell'osservare un evento A siano arricchite dall'aver osservato l'evento B. Un esempio:
Si consideri una scuola che ha il 60% di studenti maschi e il 40% di studentesse femmine. Le studentesse indossano in egual numero gonne o pantaloni; gli studenti indossano tutti quanti i pantaloni. Un osservatore, da lontano, nota un generico studente coi pantaloni. Qual è la probabilità che quello studente sia una femmina? Il problema può essere risolto con il teorema di Bayes, ponendo l'evento A che lo studente osservato sia femmina, e l'evento B che lo studente osservato indossi i pantaloni. Per calcolare P(A|B), dovremo sapere:
- P(A), ovvero la probabilità che lo studente sia femmina senza nessun'altra informazione. Dato che l'osservatore vede uno studente a caso, ciò significa che tutti gli studenti hanno la stessa probabilità di essere osservati. Essendo le studentesse il 40% del totale, la probabilità risulterà 2/5.
- P(A'), ovvero la probabilità che lo studente sia maschio senza nessun'altra informazione. Essendo A' l'evento complementare di A, risulta 3/5.
- P(B|A), ovvero la probabilità che uno studente femmina indossi i pantaloni (ossia la probabilità che, verificato l'evento che lo studente sia femmina, si verifichi l'evento che indossi i pantaloni). Poiché indossano gonne e pantaloni in egual numero, la probabilità sarà di 1/2.
- P(B|A'), ovvero la probabilità che uno studente indossi i pantaloni, noto che lo studente è maschio. Tutti gli studenti maschi indossano i pantaloni, quindi vale 1.
- P(B), ovvero la probabilità che uno studente qualsiasi (maschio o femmina) indossi i pantaloni. Poiché il numero di coloro che indossa i pantaloni è di 80 (60 maschi + 20 femmine) su 100 studenti fra maschi e femmine, la probabilità P(B) è di 80/100 = 4/5. Ciò detto, possiamo applicare il teorema di Bayes e troveremo, a conti fatti, che c'è pertanto 1/4 di probabilità che lo studente sia femmina cioè 25%.
Fonte: https://perugia.unicusano.it
Per una spiegazione approfondita e matematicamente complessa del rapporto fra Teorema di Bayes e progetto SETI si veda l'articolo dell'Università di Harvard: http://adsbit.harvard.edu
Per chi capisce qualcosa di elettronica c'è lo Square Kilometre Array (SKA), che è un progetto internazionale di rilevamento di onde radio mediante un radiotelescopio in costruzione in Australia ed in Sud Africa per sondare lo spazio profondo. Lo SKA avrà un'apertura totale di un chilometro quadrato, opererà su un ampio spettro di frequenze e le sue dimensioni lo renderanno 50 volte più sensibile di un qualsiasi altro radiotelescopio. Richiederà una centrale elaborativa ad altissime prestazioni e collegamenti a lungo raggio con una capacità maggiore di tutto il traffico internet globale del 2015. Il radiotelescopio sarà capace di analizzare il cielo con una velocità diecimila volte superiori a quanto sia mai stato fatto prima.
Grazie a stazioni riceventi che si estendono per una distanza di almeno 3000 chilometri da un nucleo centrale, metterà alla prova la capacità dei radioastronomi fornendo le immagini a maggior risoluzione di tutta la storia dell'astronomia. Lo SKA sarà costruito sia nell'emisfero australe, sia in stati sub-Sahariani, con due centri principali in Sud Africa e in Australia, dove la vista della Via Lattea è la migliore e dove sono minori le interferenze radio. L'inizio della costruzione dello SKA è programmato per il 2018 mentre le prime osservazioni sono previste per il 2020. Lo SKA sarà costruito in due fasi. La Fase 1 (2018-2023) rappresenterà circa il 10% delle potenzialità dell'intero telescopio. I costi della fase uno sono stati limitati nel 2013 a 650 milioni di euro, mentre non è stato ancora stabilito un tetto di spesa per la Fase 2. Il 28 aprile 2017 è stato ufficializzato l'inizio dei lavori, ed a dicembre 2017 è stata completata la piattaforma di test AAVS1, costituita da 256 prototipi delle 130000 antenne che costituiranno LFAA (Low Frequency Far Array).
Lo SKA combinerà i segnali ricevuti da migliaia di piccole antenne sparse su una distanza di oltre 3000 km per simulare un radiotelescopio gigante capace di sensibilità e risoluzione angolare altissime. Lo SKA avrà anche un campo visivo molto ampio, con un picco di 200 gradi quadrati a frequenza inferiori a 1 GHz e un campo di più di un grado quadrato (circa 5 Lune piene) a frequenze maggiori. Un'idea innovativa è l'uso di matrici sul piano focale utilizzando antenne in fase per ottenere punti di vista multipli. Questo incrementerà moltissimo la velocità di analisi dello SKA e consentirà a più utenti di osservare differenti parti di cielo simultaneamente. La combinazione di un campo di vista molto ampio con l'alta sensibilità fa immaginare che lo SKA trasformerà lo studio dell'Universo. Lo SKA fornirà una copertura continua su frequenze comprese tra i 50 MHz e i 14 GHz nelle prime due fasi della sua costruzione. Una terza fase estenderà la gamma di frequenze fino a 30GHZ. La gamma di frequenze da 50 MHz a 14 GHz non può essere coperta utilizzando un solo tipo di antenna, dal momento che essa varia di più di due ordini di grandezza. Pertanto, lo SKA comprenderà apparati costituiti da tre tipi di antenna, lo SKA-low, lo SKA-mid, e i raggruppamenti di parabole.
- SKA-low array: un raggruppamento fasato di antenne a dipolo ed amplificatori, per coprire lo spettro di frequenze più basse a cui operano i radiotelescopi di SKA, dai 50 ai 350 MHz. Queste saranno raggruppate in stazioni di 100 metri di diametro contenenti circa 90 elementi ciascuna. La rete sarà costituita da oltre 250 mila antenne a banda larga che verranno posizionate in Australia secondo un particolare schema: circa il 75% delle antenne verranno localizzate in un’area di meno di 2 km di diametro e il resto verranno posizionate a spirale estendendosi per circa 50 km.[10]
- SKA-mid array: un apparato formato da diverse antenne paraboliche per coprire le frequenze dai 350 MHz ai 14 GHz. Ci si aspetta che il progetto dell'antenna seguirà quello dello Allen Telescope Array, utilizzando un'antenna offset gregoriana avente un'altezza di 15 metri e una larghezza di 12 metri.
- SKA-survey array: uno schieramento compatto di antenne paraboliche di 12-15 metri di diametro ciascuna per frequenze a medio raggio, ognuna equipaggiata con innovativi sistemi fasati multi-beam con un punto di vista molto ampio.
Obiettivi principali.
Le potenzialità di SKA serviranno a cercare una risposta a molte domande in astrofisica, fisica fondamentale, cosmologia e astrofisica delle particelle, oltre che ampliare l'orizzonte dell'universo osservabile. Una serie di progetti-chiave che sono stati selezionati per essere implementati attraverso lo SKA sono elencati a seguire.
1- Prove estreme della relatività generale.
2- Galassie, cosmologia, materia oscura ed energia oscura.
3- L'epoca della reionizzazione.
4- Magnetismo cosmico.
5- Ricerca di vita extraterrestre.
Questo programma 5, che ha un valore scientifico chiave, chiamato "Cradle of Life" (culla della vita), si focalizzerà su tre obiettivi: dischi protoplanetari in zone abitabili, ricerca di materiale chimico prebiotico, e ricerca di vita extraterrestre intelligente (SETI).
- Lo SKA sarà in grado di analizzare la zona abitabile di protostelle simili al Sole, in cui corpi celesti (pianeti o lune) simili alla Terra offrono, con più probabilità, ambienti favorevoli allo sviluppo della vita.
- Gli astrobiologi saranno in grado di utilizzare lo SKA per cercare composti organici complessi nello spazio profondo, inclusi amminoacidi, identificando righe - Lo SKA sarà in grado di ricevere segnali radio estremamente deboli da eventuali civiltà extraterrestri esistenti.
- Elaborazione dei dati prodotti.
L'avvio del progetto pone una notevole sfida in termini di tecnologia e matematica applicata per il trattamento dell'ingentissima quantità di dati prodotti dai sensori: saranno richieste enormi capacità di archiviazione e l'ausilio di algoritmi molto efficienti per ottenere un'elaborazione dei segnali in tempo reale, in modo da ridurre la quantità di informazione ai soli dati rilevanti. A metà 2011 si stimava, per l'array di sensori, la capacità di generare un traffico di dati grezzi pari a un exabyte al giorno, che potrebbe essere compresso a circa 10 petabyte.
(dati tratti da https://it.wikipedia.org )
The Grey.
