Cuánto dinero está impulsando una búsqueda masiva de inteligencia alienígena

Cuánto dinero está impulsando una búsqueda masiva de inteligencia alienígena

Por Daniel Clery

Shelley Wright está utilizando el amplio poder de captación de luz de las lentes Fresnel, similares a las que se usan en los faros, para buscar señales láser extraterrestres. (Frank Rogozienski)

En 2015, Sofia Sheikh estaba suelta. Su asesor en la Universidad de California (UC), Berkeley, con quien estudió exoplanetas gigantes calientes, se había ido a buscar un nuevo trabajo. Navegando por reddit, vio una publicación sobre una nueva búsqueda de inteligencia extraterrestre (SETI) financiada con generosidad y notó que su líder también estaba en UC Berkeley: el astrofísico Andrew Siemion. Le pidió a su antiguo asesor una presentación y se reunió con Siemion cuando todavía estaba desempacando cajas en una nueva oficina. "Todo es una especie de historia a partir de ahí", dice Sheikh, quien se convirtió en el primer estudiante universitario del equipo.

Sheikh ahora es un estudiante de Ph.D. de la Universidad Estatal de Pensilvania (Penn State), University Park, donde dirigió un estudio de radio de 20 sistemas estelares cercanos alineados con el plano orbital de la Tierra. Si una civilización inteligente habitara uno de estos sistemas y apuntara un poderoso telescopio en nuestro camino, verían a la Tierra pasar frente al Sol y podrían detectar signos de vida en nuestra atmósfera. Incluso podrían decidir enviarnos un mensaje. Los resultados, publicados en febrero en The Astrophysical Journal, no fueron sorprendentes. “Alerta de spoiler: nada de extraterrestres”, bromea Sheikh.

Los investigadores de SETI están acostumbrados a los resultados negativos, pero están esforzándose más que nunca para cambiar ese récord. Breakthrough Listen, el esfuerzo SETI de $ 100 millones, 10 años y financiado con fondos privados que Siemion lidera, está levantando un campo que durante décadas ha dependido de donaciones filantrópicas esporádicas. Antes de Breakthrough Listen, SETI estaba “avanzando lentamente” con unas pocas docenas de horas de telescopio al año, dice Siemion; ahora recibe miles. Es como "sentarse en un coche de carreras de Fórmula 1", dice. Los nuevos fondos también han sido "un gran catalizador" para la formación de científicos en SETI, dice Jason Wright, director del Penn State Extraterrestrial Intelligence Center, que abrió este año. "Realmente están alimentando una comunidad".

Breakthrough Listen está reforzando las búsquedas de radio, que son el pilar de SETI. Pero el dinero también está impulsando otras búsquedas, en caso de que los extraterrestres opten por otro tipo de mensajes (flashes láser, por ejemplo) o ninguno en absoluto, revelándose solo a través de "tecno-firmas" pasivas. Y debido a que los datos recopilados por Breakthrough Listen se publican en un archivo público, los astrónomos los revisan en busca de fenómenos inertes: misteriosos pulsos del espacio profundo llamados ráfagas de radio rápidas y partículas de materia oscura propuestas llamadas axiones. “Aquí hay posibilidades sin explotar”, dice el investigador de axiones Matthew Lawson de la Universidad de Estocolmo.

Quizás la consecuencia más importante de Breakthrough Listen es que ha empujado a SETI, una vez considerada ciencia marginal, hacia la corriente principal. “Las revistas son relajantes y permiten que se publiquen buenos artículos con firmas tecnológicas”, dice el astrobiólogo Jacob Haqq-Misra del Instituto de Ciencia Blue Marble Space. "El factor de la risa se está reduciendo". Después de casi 3 décadas de evitar SETI, la NASA organizó un taller de tecno-firmas en 2018. En junio, otorgó una subvención para modelar la detectabilidad de posibles tecno-firmas en las atmósferas de exoplanetas, su primera subvención relacionada con SETI que no involucra búsquedas de radio.

Pero a algunos astrónomos les preocupa que la ayuda financiera esté distorsionando la ciencia. Fernando Camilo, científico jefe del Observatorio de Radioastronomía de Sudáfrica, dice que el apetito voraz de Breakthrough Listen por el tiempo en grandes telescopios lo deja incómodo. "Deja menos tiempo para hacer astronomía". Otros dicen que el enfoque de SETI de alto riesgo y prisa por el premio podría distraer a los financiadores de una búsqueda más racional y escalonada de vida extraterrestre. "Tenemos un proceso realmente reflexivo sobre qué se financia y qué no", dice el astrónomo de la Universidad de Harvard, David Charbonneau. "Eso no sucede con las personas ricas".

Pajares más grandes: las búsquedas de inteligencia extraterrestre (SETI) han crecido en alcance desde una primera encuesta en 1960. Pero si los océanos de la Tierra representan todas las búsquedas posibles, los investigadores de SETI han escaneado solo el valor de un jacuzzi. (Gráfico) N. Desai / Science; (Datos) Jason Wright / Penn State

Pero los defensores de SETI no se ven a sí mismos como separatistas. Trabajan cada vez más de la mano con quienes buscan exoplanetas y estudian astrobiología. “Buscar inteligencia es la conclusión lógica de esta búsqueda de vida”, dice el astrónomo David Kipping de la Universidad de Columbia.

SETI empezó pequeño 

En 1960, el astrónomo Frank Drake apuntó con un radiotelescopio de 26 metros en Green Bank, Virginia Occidental, a dos estrellas cercanas al Sol. Escaneó frecuencias de alrededor de 1,42 gigahercios, que corresponden a longitudes de onda de unos 21 centímetros, la parte del espectro donde las nubes de hidrógeno interestelar emiten fotones. Este resplandor de 21 centímetros es omnipresente, y Drake supuso que podría ser un canal universal en el tablero cósmico, un lugar natural para un clarín "¡Estamos aquí!" Pero sus objetivos, Tau Ceti y Epsilon Eridani, fueron inexpresivos. La encuesta, llamada Proyecto Ozma, no vio señales de artificio, como un pico intenso apretado en una banda de frecuencia estrecha.

Sin embargo, con fondos de la NASA y la National Science Foundation (NSF), las búsquedas continuaron, con telescopios más grandes para escuchar señales más débiles y hardware que podría escanear miles y eventualmente millones de canales de frecuencia estrecha a la vez. Drake ideó su ahora famosa ecuación epónima que estima cuántas civilizaciones extraterrestres comunicativas pueden existir en la Vía Láctea. Depende de siete variables, desde la tasa de formación de estrellas hasta la vida media de una civilización. Aunque sólo uno de los siete factores, la tasa de formación de estrellas, se conocía con certeza, los cazadores de alienígenas estaban al acecho.

En 1992, la NASA decidió buscar más detenidamente, solo para revertir rápidamente el curso. Se embarcó en el Proyecto de Observación de Microondas, una búsqueda SETI de 10 años y $ 100 millones utilizando varios telescopios grandes. Pero al año siguiente, el proyecto fue ridiculizado y recortado por legisladores enfocados en reducir el déficit presupuestario federal. Desde entonces, la NASA se ha alejado principalmente de SETI.

Incluso cuando los fondos federales se redujeron, la década de 1990 le dio a SETI un regalo inesperado. Hasta entonces nadie había detectado un exoplaneta, y mucho menos uno potencialmente hospitalario, pero esa década trajo consigo una gran cantidad de descubrimientos. Desde entonces, misiones como el telescopio Kepler de la NASA han sugerido que las estrellas sin planetas son raras y que aproximadamente una de cada cinco estrellas similares al Sol tiene planetas del tamaño de la Tierra potencialmente habitables, dos factores más en la ecuación de Drake que han alimentado el optimismo entre los defensores de SETI. El boom tecnológico de principios de siglo ofreció otro impulso: multimillonarios recién acuñados con gusto por el espacio. Un punto culminante llegó en 2007 con la inauguración del Allen Telescope Array, un observatorio SETI en California que comenzó con $ 11.5 millones del cofundador de Microsoft, Paul Allen.

Luego, el campo dio otro salto. La crisis financiera de 2008 golpeó y en unos pocos años, con la escasez de fondos federales y estatales, UC Berkeley se retiró del proyecto. La matriz se puso en hibernación durante 8 meses. Una expansión planificada de 42 a 350 platos nunca se materializó. “SETI fue completamente diezmado”, dice Siemion. "Yo era uno de quizás dos o tres en todo el mundo trabajando en SETI".

Fue entonces cuando llamó Yuri Milner.

Nacido y educado en Moscú, Milner trabajó como físico de partículas en el Instituto de Física Lebedev. En 1990, cuando la Unión Soviética colapsó, se fue para estudiar negocios en la Universidad de Pennsylvania y en 1999 fundó un fondo de inversión en Internet. El fondo fue uno de los primeros patrocinadores de Facebook y Twitter, y más tarde de Spotify y Airbnb. La revista Forbes sitúa el patrimonio neto de Milner en 3.800 millones de dólares. "Hice algunas inversiones afortunadas", le dice a Science.

Milner dice que siempre ha sentido una conexión con el espacio y SETI. Nació en 1961, días después de que Drake convocara la primera conferencia SETI. Lleva el nombre de Yuri Gagarin, el primer cosmonauta. Una vez que había acumulado una fortuna, "descubrí que ahora puedo retribuir a la ciencia", dice. Sabía de la grave situación financiera de SETI y creía que su dinero y conocimiento de la industria tecnológica podrían ayudar a acelerar la búsqueda. El centro UC Berkeley de Siemion, al otro lado de la Bahía de San Francisco desde la casa de Milner en Silicon Valley, se convirtió en el beneficiario.

Breakthrough Listen estableció metas ambiciosas. Examinaría 1 millón de las estrellas más cercanas a la Tierra y 100 galaxias cercanas utilizando dos de los telescopios orientables más sensibles del mundo, el Green Bank Telescope de 100 metros en West Virginia y el radiotelescopio Parkes de 64 metros en Australia. Comprando entre el 20% y el 25% del tiempo en esos telescopios, Breakthrough Listen prometió cubrir 10 veces más cielo que los estudios anteriores y cinco veces más del espectro de radio, y recopilar datos 100 veces más rápido.

Los cuatro telescopios principales utilizados por Breakthrough Listen escanean estrellas y galaxias cercanas en busca de mensajes de radio o láser emitidos a la Tierra. De izquierda a derecha: Buscador automatizado de planetas, California; Radiotelescopio Parkes, Australia; MeerKAT Array, Sudáfrica; Telescopio Green Bank, Virginia Occidental. (De izquierda a derecha: © Laurie Hatch; Grupo Auscape / Universal Images a través de Getty Images; Observatorio sudafricano de radioastronomía; Michael S. Williamson / The Washington Post a través de Getty Images)

El logro de estos objetivos requirió nuevo hardware. El componente electrónico clave es un backend digital, que corta los datos del telescopio en cortes de frecuencia ultrafinos y los registra. Siemion dice que los backends de Breakthrough Listen son "órdenes de magnitud más poderosos que cualquier otra cosa en el sitio". Los instrumentos están disponibles durante 100 horas cada año para otros astrónomos interesados ​​en una resolución de frecuencia tan fina. Esa asignación a menudo se suscribe en exceso en Green Bank, dice Siemion, desde que el backend ayudó a caracterizar la primera ráfaga de radio rápida repetida.

El proyecto está agregando un nuevo telescopio importante a su combinación de colaboraciones: MeerKAT, una matriz sudafricana de 64 platos cada uno de 13,5 metros de ancho. En lugar de ganar tiempo en la matriz, Breakthrough Listen aprovecha el flujo de datos mientras el telescopio observa sus objetivos regulares, un procedimiento conocido como observación comensal. “Tomas lo que puedes conseguir”, dice Camilo. "Cuando funciona, es fantástico". La observación comensal también se agregará al Karl G. Jansky Very Large Array en Nuevo México, el caballo de batalla de la radioastronomía estadounidense, en un proyecto liderado por el Instituto SETI, financiado con fondos privados.

Recopilar conjuntos de datos es una cosa; limpiar montones de ellos en busca de mensajes extraterrestres es otra. Los investigadores de SETI han buscado durante mucho tiempo energía empaquetada en señales de frecuencia estrecha, algo que es difícil de replicar para la naturaleza, aunque los astrónomos deben excluir las señales creadas por humanos. Una prueba consiste en ver si la frecuencia de la señal se desvía con el tiempo: un transmisor extraterrestre estaría en un planeta en movimiento, provocando un cambio Doppler. Si la frecuencia es estable como una roca, es probable que se trate de una interferencia terrestre. Del mismo modo, si la señal persiste cuando el telescopio se aleja de su objetivo, es ruido de la Tierra.

Pero los extraterrestres pueden enviar algo más complejo que una sola nota fuerte. ¿Cómo escanea los datos SETI en busca de algo que simplemente parece anómalo o extraño? Los investigadores han estado intentando incorporar inteligencia artificial (IA), pero no ha sido fácil. Una especie de inteligencia artificial, los algoritmos de lenguaje natural, pueden reconocer palabras clave en el flujo del habla humana (piense en Alexa de Amazon o en los espías de la Agencia de Seguridad Nacional) después de haber sido entrenado en grandes conjuntos de datos de voz. Pero la gran cantidad de canales de frecuencia estrecha en los datos SETI abruma a estos algoritmos.

Convertir el flujo de datos en diagramas 2D que se asemejan a imágenes funciona mejor, al menos en las pruebas, en las que los algoritmos de visión artificial seleccionaron imágenes extrañas de un torrente de imágenes similares. "Tenemos que adivinar cómo se vería una anomalía y entrenar el algoritmo para que busque esto, o buscar cosas que se vean similares", dice Steve Croft del Centro de Investigación SETI de UC Berkeley.

El enfoque de las búsquedas SETI tiende a reflejar la tecnología de la época. La radio estaba en su apogeo cuando Drake comenzó. Pero a medida que los láseres han aumentado en potencia y sofisticación, también lo han hecho los esfuerzos para detectar señales láser extraterrestres con el llamado SETI óptico.

Los astrónomos han realizado búsquedas ópticas con modestos telescopios desde la década de 1990. Breakthrough Listen está haciendo lo suyo, con tiempo en el telescopio Automated Planet Finder (APF) de 2,4 metros en el Observatorio Lick en California. APF ha estado escaneando una muestra de estrellas a distancias de hasta 160 años luz, pero ahora trabajará a través de una nueva lista: estrellas con planetas potencialmente habitables identificados por el Satélite de Reconocimiento de Exoplanetas en Tránsito de la NASA.

El Observatorio Lick en California está probando un par de lentes Fresnel, que pueden recoger luz, y posiblemente los destellos de láseres extraterrestres, en una amplia zona del cielo. (© Laurie Hatch)

Otros están desarrollando telescopios que no necesitarían apuntar a estrellas individuales. El proyecto LaserSETI, financiado por el Instituto SETI, es una colección de miniobservatorios de $ 30.000, compuestos por una lente ojo de pez lista para usar, dos cámaras y dispositivos electrónicos que recolectarían luz de todo el cielo. El primero se instaló el año pasado en el techo de un observatorio al norte de San Francisco. Eventualmente, el instituto quiere instalar 60 instrumentos en todo el mundo para una cobertura 24/7.

Los pequeños telescopios de LaserSETI solo captarían un destello especialmente brillante de una fuente cercana. Shelley Wright de UC San Diego espera ver mucho más lejos con el SETI óptico de infrarrojo cercano pulsado para todo el cielo (PANOSETI), un telescopio para todo el cielo capaz de detectar pulsos láser ultracortos en todas las longitudes de onda ópticas.

El diseño de PANOSETI incluye contadores de fotones ultrarrápidos sensibles a pulsos de menos de una milmillonésima parte de 1 segundo de duración. "Es difícil para la naturaleza hacer eso", dice Shelley Wright. Se basa en una lente de Fresnel, un tipo que se usa en los faros para enfocar la luz en un haz estrecho. Volteado, un Fresnel puede recoger la luz de un parche de cielo de 10° de ancho en los contadores de fotones. El equipo está construyendo dos observatorios, cada uno de ellos una serie de 80 telescopios con lentes de 50 centímetros de ancho, agrupados en un arreglo de ojo de mosca. El plan es ubicar a la pareja a 1 kilómetro de distancia, para ayudar a erradicar los falsos positivos, en el Observatorio Palomar en California. Financiado por el cofundador de Qualcomm, Franklin Antonio, el proyecto ha construido cinco telescopios, pero se ha estancado por la pandemia de COVID-19.

Entonces otra vez, incluso los extraterrestres inteligentes pueden estar demasiado ocupados o demasiado tímidos para enviar mensajes a las estrellas. Por lo tanto, los investigadores de SETI también esperan detectar signos pasivos de tecnología. Las ideas de la gente sobre qué buscar a menudo reflejan su tiempo: considere el "descubrimiento" de canales en Marte en el siglo XIX, cuando los canales todavía eran una forma común de transporte en la Tierra. En 1960, en medio del rápido crecimiento económico y la preocupación por la escasez de energía, el físico Freeman Dyson imaginó que una sociedad avanzada podría construir una megaestructura alrededor de una estrella para capturar su energía. Tales "esferas de Dyson" continúan fascinando y fueron sugeridas como una explicación de las extrañas atenuaciones de la estrella KIC 8462852, conocida como la estrella de Tabby. En 2015, Jason Wright dirigió una búsqueda del resplandor de las esferas de Dyson en 100.000 galaxias cercanas, utilizando datos del satélite Wide-field Infrared Survey Explorer de la NASA.

Las tecnofirmas podrían ser más sutiles. En un futuro no muy lejano, los radiotelescopios ultrasensibles podrían captar los rayos de un radar, como los que se utilizan para el control del tráfico aéreo, desde un exoplaneta distante. Los futuros telescopios ópticos podrían revelar el brillo de las luces de una ciudad o su calor infrarrojo. La industria pesada o la geoingeniería pueden dejar huellas dactilares en la atmósfera de un planeta.

Estos esfuerzos coinciden con las búsquedas de biofirmas, marcas detectables que la vida orgánica podría dejar en un exoplaneta. “La línea entre las firmas tecnológicas y las firmas biológicas se está difuminando”, dice Sheikh. "Tiene sentido observar ambas". Al decidir financiar el taller de 2018 sobre firmas tecnológicas, la NASA consideró que podrían discutirse "sobre una base científica más firme que antes", dice Michael New, administrador adjunto de investigación de la agencia. Después del taller, la redacción de las convocatorias de financiación de la NASA que durante algunos años habían excluido las propuestas relacionadas con SETI desapareció silenciosamente.

En junio, Jason Wright y sus colegas se beneficiaron de la nueva apertura cuando se les otorgó una subvención para modelar atmósferas de exoplanetas y armar una "biblioteca" de posibles firmas tecnológicas, a las que los astrónomos pueden referirse cuando observan exoplanetas. El equipo primero modelará los clorofluorocarbonos, un contaminante que no se produce naturalmente, y grandes conjuntos de energía solar, porque dejarían un corte obvio en la parte ultravioleta del espectro. "Lo que debemos buscar son cosas que no se pueden evitar, las manifestaciones de la civilización en la biosfera", dice Adam Frank, investigador principal de la beca en la Universidad de Rochester.

Pero incluso después de la fanfarria de Breakthrough Listen, SETI sigue estando lejos de ser una preocupación central para la mayoría de los astrónomos. En 2018, paneles de investigadores convocados por las Academias Nacionales de Ciencias, Ingeniería y Medicina (NASEM) elaboraron estrategias para la NASA sobre astrobiología y exoplanetas. Hicieron poca mención a las firmas tecnológicas y no aconsejaron a la NASA que gastara dinero en el tema o, más en general, en SETI.

Los entusiastas de SETI dicen que están tratando de evitar ser excluidos de un esfuerzo de NASEM aún mayor: su encuesta decenal de astrofísica, un ejercicio de establecimiento de prioridades que se realiza una vez por década y que influye en las agencias de financiación y los legisladores. La encuesta debe informar a principios del próximo año. "Hemos hecho un gran esfuerzo para obtener la encuesta decenal ... para decir explícitamente que la NASA y la NSF necesitan nutrir este campo", dice Jason Wright. Él y sus colegas hicieron nueve presentaciones, conocidas como informes técnicos, a la encuesta, en comparación con un solo informe técnico de la encuesta anterior. Sheikh dice: "Hay señales de que los vientos están comenzando a cambiar".

Pero muchos astrónomos piensan que la búsqueda más importante es la vida extraterrestre de un tipo más básico, no la búsqueda de mayor riesgo de sociedades tecnológicas. “Tenemos que invertir en cuestiones generales”, dice Charbonneau, quien copresidió el panel de NASEM que desarrolló la estrategia de caza de exoplanetas de la NASA. "Si vamos por el premio y no encontramos nada, ¿qué hemos aprendido de eso?"

Los astrobiólogos convencionales esperan que la encuesta decenal dé un visto bueno al gran topógrafo UV/óptico/infrarrojo, o LUVOIR, un telescopio espacial propuesto por la NASA hasta seis veces más ancho que el telescopio espacial Hubble. Examinaría los planetas habitables en busca de biofirmas y estimaría la fracción de ellos que sustenta la vida, otro término en la ecuación de Drake. "El progreso que hemos logrado como científicos sigue los términos de la ecuación de Drake en orden", dice el astrobiólogo Shawn Domagal-Goldman del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA. “Ese progreso podría conducir a la búsqueda de firmas tecnológicas. Pude ver que se usaba LUVOIR para hacer eso, aunque no estaba diseñado para tal búsqueda".

Jason Wright, sin embargo, cree que la recompensa potencial de SETI es demasiado tentadora para posponer la búsqueda. En julio, él y sus colegas informaron sobre el “espacio de descubrimiento” —todas las posibles ubicaciones, frecuencias, sensibilidades, anchos de banda, tiempos, polarizaciones y modulaciones— que los estudios de radio de SETI han explorado hasta ahora. El resultado: si todo el espacio de descubrimiento está representado por los océanos del mundo, hasta ahora SETI ha buscado el volumen de un jacuzzi.

Milner parece estar listo para apoyar al menos algunos jacuzzis SETI más. Dice que quiere que Breakthrough Listen continúe después de 2025, cuando se agote su financiación inicial. "Es una de las preguntas más existenciales de nuestro universo", dice. "El simple hecho de saber que no estamos solos ... es algo que puede unirnos aquí en la Tierra".

https://www.sciencemag.org/news/2020/09/how-big-money-powering-massive-hunt-alien-intelligence?fbclid=IwAR1E04QkbeLSfBZxWKemv8DHnvS4ndsepg3XauQ58V17vQzRJFtD6npTQ2c

Modificado por orbitaceromendoza