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Introduzione al problema
SETI@home è un esperimento scientifico che usa computer connessi ad internet per la ricerca di intelligenza extraterrestre (SETI).
Puoi partecipare installando sul tuo computer un programma gratuito che scarica ed analizza dati provenienti da radio telescopi.
Puoi partecipare installando sul tuo computer un programma gratuito che scarica ed analizza dati provenienti da radio telescopi.
Scopo del progetto
SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence - Ricerca di intelligenza extraterrestre) è un'area scientifica il cui obiettivo è quello di rivelare vita intelligente aldifuori della Terra.
Un approccio, noto come radio SETI, usa i radio telecopi per captare segnali radio a banda stretta provenienti dallo spazio.
Questi segnali non vengono generati naturalmente, per questo una rivelazione darebbe una prova evidente di tecnologia extraterrestre.
I segnali del radio telescopio consistono primariamente di rumore (da sorgenti celesti e dall'elettronica dei ricevitori) e di segnali generati dall'uomo quali stazioni TV, radar e satelliti.
I moderni progetti radio SETI analizzano i dati digitalmente. Una maggior potenza di calcolo da la possibilità di coprire un intervallo di frequenze più grande, con maggiore sensitività. Radio SETI, inoltre, ha un insaziabile appetito per la potenza di calcolo.
I progetti precedenti di SETI hanno utilizzato dei supercomputer dedicati, ubicati presso il telescopio, per eseguire la maggior parte dell'analisi dei dati. Nel 1995, David Gedye propose di fare radio SETI utilizzando un supercomputer virtuale composto da un largo numero di computer connessi ad internet, ed organizzò il progetto SETI@home per esplorare questa idea. SETI@home è stato originariamente lanciato nel Maggio del 1999.
Un approccio, noto come radio SETI, usa i radio telecopi per captare segnali radio a banda stretta provenienti dallo spazio.
Questi segnali non vengono generati naturalmente, per questo una rivelazione darebbe una prova evidente di tecnologia extraterrestre.
I segnali del radio telescopio consistono primariamente di rumore (da sorgenti celesti e dall'elettronica dei ricevitori) e di segnali generati dall'uomo quali stazioni TV, radar e satelliti.
I moderni progetti radio SETI analizzano i dati digitalmente. Una maggior potenza di calcolo da la possibilità di coprire un intervallo di frequenze più grande, con maggiore sensitività. Radio SETI, inoltre, ha un insaziabile appetito per la potenza di calcolo.
I progetti precedenti di SETI hanno utilizzato dei supercomputer dedicati, ubicati presso il telescopio, per eseguire la maggior parte dell'analisi dei dati. Nel 1995, David Gedye propose di fare radio SETI utilizzando un supercomputer virtuale composto da un largo numero di computer connessi ad internet, ed organizzò il progetto SETI@home per esplorare questa idea. SETI@home è stato originariamente lanciato nel Maggio del 1999.
Per approfondimenti:
Altre informazioni ed approfondimenti: (dal sito ufficiale e in inglese)
Un nuovo tipo di indagine con l'applicazione ASTROPULSE
Astropulse è un nuovo tipo di ricerca SETI (radio ricerca di intelligenza extraterrestre), si affianca al progetto SETI@home originale, ma non lo sostituisce. Si potrebbe dire che il SETI@home originale è a banda stretta, cioè sta’ ascoltando una particolare radio-frequenza. Questo comportamento è simile all'ascoltare un'orchestra e tentare di sentire quando qualcuno suona una particolare nota. Astropulse ascolta impulsi brevi. Tornando all'analogia dell'orchestra è come ascoltare un rapido battito di tamburo o una serie di battiti. Dal momento che nessuno sa "come suonano" le comunicazioni degli extraterrestri, sembra una buona idea cercare molti tipi di segnali.
In termini scientifici, Astropulse è un'indagine del cielo che cerca radio impulsi transienti di durata pari al microsecondo. Questi impulsi potrebbero venire da fonti extraterrestri o da altre fonti.
Aapprofondiamo ognuno dei termini utilizzati:
Indagine del cielo: Il radiotelescopio che viene utilizzato (Osservatorio di Arecibo) analizza il cielo cercando segnali in ogni direzione. Questo differisce da un SETI direzionale in cui il radiotelescopio esamina attentamente solo alcune stelle per volta.
Microsecondo: un milionesimo di secondo. Astropulse è più sensibile di tutte le ricerche precedenti nello scoprire segnali ultrabrevi e più il segnale è breve, meglio Astropulse lo rileva (sino a un limite inferiore di 0,4 microsecondi). Potrebbe fare di meglio ma non viene spinto oltre.
Transiente: Un segnale è definito transiente se è corto, come un battito di tamburo. Il segnale transiente può essere un singolo impulso (un solo "battito di tamburo") o ripetuto (una serie di battiti).
Radio: I segnali sono fatti dello stesso tipo di radiazione elettromagnetica che captano le radio AM o FM, magari con una frequenza decisamente superiore, ma ancora considerati come radio-frequenze. Le radiazioni elettromagnetiche comprendono onde radio, microonde, luce infrarossa, luce visibile, luce ultravioletta, raggi-X e raggi gamma.
In termini scientifici, Astropulse è un'indagine del cielo che cerca radio impulsi transienti di durata pari al microsecondo. Questi impulsi potrebbero venire da fonti extraterrestri o da altre fonti.
Aapprofondiamo ognuno dei termini utilizzati:
Indagine del cielo: Il radiotelescopio che viene utilizzato (Osservatorio di Arecibo) analizza il cielo cercando segnali in ogni direzione. Questo differisce da un SETI direzionale in cui il radiotelescopio esamina attentamente solo alcune stelle per volta.
Microsecondo: un milionesimo di secondo. Astropulse è più sensibile di tutte le ricerche precedenti nello scoprire segnali ultrabrevi e più il segnale è breve, meglio Astropulse lo rileva (sino a un limite inferiore di 0,4 microsecondi). Potrebbe fare di meglio ma non viene spinto oltre.
Transiente: Un segnale è definito transiente se è corto, come un battito di tamburo. Il segnale transiente può essere un singolo impulso (un solo "battito di tamburo") o ripetuto (una serie di battiti).
Radio: I segnali sono fatti dello stesso tipo di radiazione elettromagnetica che captano le radio AM o FM, magari con una frequenza decisamente superiore, ma ancora considerati come radio-frequenze. Le radiazioni elettromagnetiche comprendono onde radio, microonde, luce infrarossa, luce visibile, luce ultravioletta, raggi-X e raggi gamma.
Già scoperto un impulso
Gli astronomi Duncan Lorimer & Matthew Bailes hanno già scoperto un breve impulso radio della durata di un millisecondo che si ritiene proveniente da una zona distante 500 megaparsec (1,63 miliardi di anni luce) dalla Terra. E’ una zona talmente lontana che non riusciamo nemmeno a vedere la galassia (se ve ne è una) da cui è arrivato ! Non si sa da cosa è stato prodotto; il suo spettro è raffigurato di seguito.
Nel grafico l'asse x rappresenta il tempo mentre l'asse y la frequenza. Si può notare come la frequenza dell'impulso diminuisce con il tempo e questo è precisamente quello che noi ci aspettiamo da un impulso disperso.
Le sorgenti degli impulsi
Da dove può provenire un radio impulso transiente da microsecondo? Vi sono diverse possibilità:
ET: Delle precedenti ricerche hanno cercato comunicazioni extraterrestri nella forma di segnali a banda stretta, analoghi alle nostre stazioni radio. Dato però che noi non sappiamo nulla su come gli ET comunichino, è probabile che questo approccio sia limitato.
Pulsar e RRAT: Il pulsar è una stella di neutroni rotante che può produrre segnali brevi con durata sino a 100 microsecondi, anche se tipicamente questo valore è molto più alto. Dal momento che Astropulse rileva impulsi da 0,4 microsecondi sarà capace di rivelare pulsar conosciuti, ma è improbabile che ne trovi di nuovi. La RRAT (Rotating RAdio Transient) è una variante del pulsar scoperta recentemente.
Buchi neri primordiali che esplodono: Martin Rees ha teorizzato che un buco nero, esplodendo per mezzo di una radiazione di Hawking , produce un segnale radio rilevabile.
ET: Delle precedenti ricerche hanno cercato comunicazioni extraterrestri nella forma di segnali a banda stretta, analoghi alle nostre stazioni radio. Dato però che noi non sappiamo nulla su come gli ET comunichino, è probabile che questo approccio sia limitato.
Pulsar e RRAT: Il pulsar è una stella di neutroni rotante che può produrre segnali brevi con durata sino a 100 microsecondi, anche se tipicamente questo valore è molto più alto. Dal momento che Astropulse rileva impulsi da 0,4 microsecondi sarà capace di rivelare pulsar conosciuti, ma è improbabile che ne trovi di nuovi. La RRAT (Rotating RAdio Transient) è una variante del pulsar scoperta recentemente.
Buchi neri primordiali che esplodono: Martin Rees ha teorizzato che un buco nero, esplodendo per mezzo di una radiazione di Hawking , produce un segnale radio rilevabile.
Impulsi extragalattici: Alcuni scienziati hanno registrato recentemente un impulso radio transiente da una zona esterna alla Via Lattea. Nessuno sa che cosa lo abbia provocato, ma forse Astropulse lo scoprirà.
Nuovi fenomeni: Forse il risultato più appagante per Astropulse è proprio quello di scoprire qualche fenomeno astrofisico ignoto.
Nuovi fenomeni: Forse il risultato più appagante per Astropulse è proprio quello di scoprire qualche fenomeno astrofisico ignoto.
Il compito di Astropulse
Un impulso radio transiente da un microsecondo arriva a noi da una fonte distante nello spazio passando attraverso il mezzo interstellare (ISM, InterStellar Medium). L'ISM è un gas di atomi di idrogeno alcuni dei quali ionizzati, che hanno cioè perso un elettrone. Per ogni atomo di idrogeno ionizzato nell'ISM, c'è un elettrone libero che sta fluttuando da qualche parte e si definisce plasma una sostanza composta di particelle ionizzate che fluttuano liberamente.
L'impulso radio da un microsecondo è composto da molte frequenze diverse. Quando l'impulso passa attraverso il plasma dell'ISM, la radiazione ad alta frequenza procede leggermente più veloce della radiazione di frequenza più bassa. Quando l'impulso arriva alla Terra, noi vediamo parti del segnale variare da 1.418,75 MHz a 1.421,25 MHz ( range di 2,5 MHz). La radiazione di frequenza più alta arriva approssimativamente da 0,4 millisecondi a 4 millisecondi prima della radiazione di frequenza più bassa, questo in funzione della distanza dell’origine del segnale. L’effetto descritto è stato chiamato dispersione.
Per poter analizzare il segnale originale si deve quindi sopprimere questa dispersione. Questa “dedispersione” è lo scopo primario dell'algoritmo di Astropulse. Non solo, la dedispersione permette di ridurre anche il rumore di fondo del segnale.
L'ammontare della dispersione dipende dall'ammontare del plasma di ISM tra la Terra e la fonte dell'impulso quindi una misura della dispersione (DM, Dispersion Measure) ci da' informazioni su quanto plasma ci sia tra i due punti. La DM è misurata in "parsec per centimetro cubo" ( pc cm-3). La densità attuale di elettroni liberi nell'ISM è approssimativamente 0,03 per centimetro cubo.
Per poter analizzare il segnale originale si deve quindi sopprimere questa dispersione. Questa “dedispersione” è lo scopo primario dell'algoritmo di Astropulse. Non solo, la dedispersione permette di ridurre anche il rumore di fondo del segnale.
L'ammontare della dispersione dipende dall'ammontare del plasma di ISM tra la Terra e la fonte dell'impulso quindi una misura della dispersione (DM, Dispersion Measure) ci da' informazioni su quanto plasma ci sia tra i due punti. La DM è misurata in "parsec per centimetro cubo" ( pc cm-3). La densità attuale di elettroni liberi nell'ISM è approssimativamente 0,03 per centimetro cubo.
L'algoritmo di Astropulse
Astropulse analizza l'intera unità di lavoro (segnale radio) per diversi valori della DM (circa un migliaio), dedisperdendo il segnale per ognuno di questi valori. Il segnale ottenuto viene analizzato con il FFA (Fast Folding Algorithm) alla ricerca di impulsi ripetuti con periodo pari a 0,4 microsecondi - 0,8 - 1,6 - 3,2 - 6,4 - ...
Viene inoltre effettuata una ricerca sul segnale originale di segnali ripetuti con periodo pari a 256 volte i valori precedentemente indicati.