LOFAR per il programma SETI

Sin dalla fine degli anni '50, gli astronomi hanno cominciato ad esplorare il cielo alla ricerca di segnali radio intelligenti provenienti da civiltà extraterrestri. Nel 1959 due fisici, l'americano Philip Morrison  e l'italiano Giuseppe Cocconi , pubblicarono un articolo dove si ipotizzavano le onde radio  come mezzo di comunicazione interstellare. Il radioastronomo Frank Drake , che lavorava al radiotelescopio di Green Bank  nella West Virginia, rimase entusiasta della notizia e un anno dopo, assieme ad un gruppo di collaboratori, decise di puntare l'antenna di 25 m di diametro verso due stelle vicine, Tau-Ceti  ed Epsilon-Eridani , che distano circa 10-11 anni-luce, allo scopo di "ascoltare" eventuali segnali radio di tipo intelligente e utilizzando la "frequenza magica" di 1420 MHz, alla quale corrisponde la riga di emissione dell'idrogeno neutro , l'elemento più diffuso nell'Universo. Questo progetto di ricerca, denominato progetto Ozma , gettava le basi dei futuri programmi di ricerca di segnali radio di tipo extraterrestre quello che in altre parole sarà noto come il SETI , cioè Search for Extra Terrestrial Intelligence.

Negli anni '70, la NASA  decise di portare avanti due programmi di ricerca di segnali radio dallo spazio, uno all'Ames Research Center , con il quale si dovevano ascoltare un migliaio di sistemi stellari tipo-Sole mediante il metodo dell'osservazione mirata, e l'altro al Jet Propulsion Laboratory , dove invece si doveva ascoltare tutto il cielo in modo casuale. Nel 1988, in occasione del 500° anniversario della scoperta dell'America, venne fondato il programma SETI (Search for Extra Terrestrial Intelligence) ma un anno dopo il Congresso americano decise di tagliare i fondi poichè non lo considerava un vero e proprio programma scientifico che potesse dare risultati a breve termine. Infatti, dal 1990 il SETI viene finanziato da fondazioni private. Il programma scientifico ha lo scopo di ricercare segnali intelligenti di origine extraterrestre associati ad una civiltà tecnologicamente evoluta. Le nostre conoscenze scientifiche ci dicono infatti che se esistono le condizioni ed il tempo necessario, la vita si può sviluppare in altri pianeti. Se l'evoluzione della vita porterà poi allo sviluppo di esseri intelligenti, tecnologici o no, questa rimane una domanda alla quale non possiamo dare una risposta. La ricerca di altre civiltà tecnologiche di origine extraterrestre coinvolge vari campi della scienza tra i quali l'astrofisica, la biologia, la chimica, la paleontologia, la neurobiologia. Assieme a queste discipline, da qualche anno se ne è aggiunta una nuova che abbraccia queste tematiche e che riguarda lo studio e la ricerca dello sviluppo di forme di vita nello spazio, denominata esobiologia, anche se in alcuni casi si parla di anche di bioastronomia.

Il SETI ricerca segnali radio provenienti dallo spazio, ma che tipo di segnali radio bisogna cercare? Possiamo considerare due tipologie di segnali radio: la prima si limita alla ricerca di segnali volontari, tipo radiofaro che vengono continuamente diffusi nello spazio, segnali cioè potenti che contengono poche informazioni; la seconda invece si limita a cercare segnali involontari, cioè segnali emessi da trasmissioni radio o televisive che si disperdono nello spazio, segnali cioè deboli che contengono molte informazioni. Ma perchè cerchiamo le onde radio? E' possibile che eventuali civiltà extraterrestri utilizzino altre forme di comunicazione interstellare? Lo studio delle particelle elementari ci dice che ad esempio l'utilizzo delle onde gravitazionali  o dei neutrini  costituisce un metodo complicato di comunicazione interstellare perchè sono difficili da trasmettere o da ricevere e richiedono una enorme quantità di energia. Sono invece le onde elettromagnetiche  che rappresentano metodi più semplici di comunicazione interstellare sia per trasmettere che per ricevere, essendo più efficaci ed economici. Ma allora dove andare a cercare le onde radio? Sicuramente con la tecnologia oggi a nostra disposizione ci si deve limitare alla nostra Galassia anche se non bisogna escludere le altre galassie essendo la potenza del trasmettitore funzione della sensibilità del ricevitore. Un segnale radio potente proveniente da una galassia esterna potrebbe teoricamente raggiungere un radiotelescopio se quest'ultimo fosse dotato di un ricevitore altamente sensibile. Ma esiste però il problema della distanza e perciò del sincronismo tra la nostra civiltà e una probabile civiltà aliena. Ad esempio, se una civiltà aliena ha già trasmesso segnali intelligenti giunti sulla Terra all'epoca di Galileo o Leonardo, certamente non lo sapremo mai visto che a quel tempo non esistevano i mezzi tecnologici adeguati per ricevere onde radio. Può anche darsi che questi segnali stiano ancora viaggiando nello spazio e giungeranno sulla Terra tra qualche decennio o millennio e solo i nostri discendenti avranno la possibilità di rivelarli.

Ci chiediamo allora quante probabilità esistono di intercettare un segnale radio nella direzione giusta al momento giusto? La risposta è legata alla statistica e al metodo di trasmissione del segnale stesso. Nel primo caso, ci aiuta la ben nota equazione di Drake  che esprime il numero di possibili civiltà aliene in funzione di diversi fattori legati all'esistenza di un pianeta in un sistema solare dove la vita si è sviluppata fino a produrre forme di vita intelligenti. Nel secondo caso invece la possibilità di catturare segnali radio di tipo intelligente dipende da come viene diffuso il fascio delle onde elettromagnetiche - fascio largo, ampia area di cielo coperta ma degrado del segnale entro qualche decina di anni-luce; fascio stretto, area di cielo limitata ma segnale radio più penetrante fino a qualche centinaio di anni-luce. Un altro problema legato alla ricerca di segnali radio di tipo extraterrestre riguarda la giusta frequenza radio sulla quale dobbiamo sintonizzarci per ascoltare un eventuale segnale intelligente. La presenza dell'atmosfera terrestre, l'emissione radio della Galassia e la radiazione cosmica di fondo a microonde , creano un "rumore" che interferisce con i segnali radio provenienti dallo spazio.  Esiste però una zona dello spettro radio dove questo rumore risulta minimo ed in particolare tra le frequenze di 1420 MHz, a cui corrisponde l'emissione dell'idrogeno neutro, e 1640 MHz, a cui corrisponde l'emissione della molecola OH. Questo intervallo di 220 MHz è chiamato "buco dell'acqua" e costituisce la regione dello spettro radio, protetta anche dalle interferenze terrestri per gli studi di radioastronomia, dove ci si aspetta molto probabilmente la ricezione di un segnale alieno.

Il futuro del SETI è l'Allen Telescope Array (ATA) , di cui ne abbiamo già parlato in un precedente articolo , che sarà costituito da un insieme di 350 antenne di 6 m di diametro, distribuite in una area di 1 Km quadrato, e che permetterà di osservare un volume di cielo 100.000 volte maggiore di quello osservato dal programma Phoenix , aumentando così il numero di sistemi stellari ascoltati contemporaneamente.

C'è da dire che finora, nessun segnale alieno è stato registrato dagli strumenti e che nessun radiotelescopio è stato utilizzato per esplorare lo spettro radio delle basse frequenze dove ci si potrebbe aspettare di trovare alcuni segnali che vengono trasmessi, per così dire, "quotidianamente" da una civiltà intelligente e che sono associati, ad esempio, a programmi televisivi o radiofonici. Un altro radiotelescopio di nuova generazione, denominato LOFAR , che sta per LOw Frequency ARray, sarà utilizzato a breve per questa ricerca ancora prima di ATA. Lo strumento, che è in fase di costruzione presso la fondazione olandese per la ricerca astronomica ASTRON , consisterà di 25.000 piccole antenne che riceveranno i segnali dallo spazio nella banda radio delle frequenze più basse. Secondo il professor Michael Garrett, che è il Direttore Generale di ASTRON, il radiotelescopio LOFAR si adatterà bene per la ricerca SETI. "LOFAR estenderà la ricerca di segnali intelligenti di origine extraterrestre nella banda radio delle basse frequenze, un'area che è essenzialmente utilizzata per le comunicazioni civili e militari. In più, LOFAR potrà esplorare vaste regioni di cielo contemporaneamente rappresentando un grosso vantaggio se consideriamo che i segnali radio alieni sono di solito rari e transitori". Gli astronomi ritengono che su 100-200 miliardi di stelle presenti nella nostra Galassia, alcune centinaia di migliaia di milioni sono dotati di sistemi planetari e che su qualche esopianeta potrebbe esistere addirittura la vita. Tuttavia, le civiltà intelligenti tecnologicamente avanzate, almeno come noi le intendiamo, potrebbero essere relativamente rare oppure essere spazialmente distribuite in regioni estremamente distanti nella nostra Galassia. 

Nonostante le enormi distanze tra le stelle, la nuova generazione di radiotelescopi, come appunto LOFAR, offrirà la possibilità di rivelare segnali radio associati ad eventuali trasmettitori alieni. Dan Werthimer, che segue il progetto SETI@home presso l'Università di Berkeley , dice "I ricercatori del programma SETI al momento stanno solamente raschiando sulla superficie, abbiamo bisogno di utilizzare diversi telescopi, che facciano uso di tecniche differenti e delle più svariate strategie di ricerca per massimizzare la nostra possibilità di successo". "Non posso pensare ad una domanda più importante per l'umanità rispetto a quella di chiedersi se siamo in definitiva soli nell'Universo", dice invece il professor Garrett, "o se ci sono altre civiltà intelligenti là fuori che aspettano di essere trovate. In entrambi i casi, le implicazioni sono enormemente importanti". Il radiotelescopio LOFAR comincerà presto le osservazioni una volta che sarà, si spera a breve, completato. 

Concludendo, possiamo dire che dopo quasi 50 anni di risultati negativi oggi ci si chiede se la nostra tecnologia sia adatta alla ricezione di segnali radio intelligenti di origine extraterrestre. Sono giuste le strategie di ricerca ed i metodi utilizzati? Il fatto è che sappiamo ancora molto poco e tutti i programmi SETI possono essere considerati solo delle "prove" per i programmi futuri. Forse qualche civiltà aliena sta già cercando di contattarci ma i nostri strumenti non rivelano i loro segnali. E' anche vero che questo momento è unico nella nostra storia, di ogni storia delle civiltà, l'era della conoscenza tecnologica, il momento quando il "contatto" potrebbe diventare possibile. Altrimenti, a cosa servirebbe tutto questo grande ed immenso spazio?