Des chercheurs de l’Université de Californie à Berkeley ont mis au point une nouvelle technique de détection des signaux radio d’origine extraterrestre, ce qui constitue une avancée importante pour la recherche d’une intelligence extraterrestre (SETI). Cette technique consiste à analyser les signaux pour y déceler les signes d’une traversée de l’espace interstellaire, ce qui permet d’exclure les interférences radio d’origine terrestre.
Des scientifiques de l’université de Californie à Berkeley ont mis au point une nouvelle technique pour stimuler la recherche de vie extraterrestre. Cette méthode permet de distinguer les signaux extraterrestres potentiels des interférences terrestres en analysant leur parcours dans l’espace interstellaire.
Sommaire
Technique améliorée de détection de la vie extraterrestre
Des scientifiques ont introduit une nouvelle méthodologie pour détecter et valider les signaux radio potentiels provenant de civilisations extraterrestres dans notre galaxie. Cette avancée dans la recherche d’une intelligence extraterrestre (SETI) marque un grand pas en avant qui renforcera considérablement la confiance dans toute détection future d’une vie extraterrestre.
Les recherches SETI actuelles reposent en grande partie sur les radiotélescopes terrestres, qui sont sensibles aux interférences radio terrestres et satellitaires. Les faux signaux, qui imitent les technosignatures des civilisations extraterrestres, peuvent provenir de diverses sources, notamment des satellites Starlink, des téléphones portables, des micro-ondes et même des moteurs de voiture. Ce type d’interférence a créé de faux espoirs depuis le lancement du premier programme SETI en 1960.
S’attaquer aux interférences dans la recherche de la vie extraterrestre
Pour différencier les signaux authentiques des faux, les chercheurs déplacent généralement le télescope vers une autre partie du ciel, puis reviennent plusieurs fois à l’endroit initial pour s’assurer que le signal n’était pas unique. Néanmoins, le signal pourrait toujours être une émission étrange en provenance de la Terre.
Ce problème est résolu par une nouvelle technique innovante mise au point par les chercheurs du projet Breakthrough Listen de l’université de Californie à Berkeley. Cette méthode permet d’examiner les signaux à la recherche de signes indiquant qu’ils ont traversé l’espace interstellaire, éliminant ainsi la possibilité que le signal ne soit qu’une simple interférence radio d’origine terrestre.
Le télescope de Green Bank, niché dans une vallée de Virginie-Occidentale, est un point d’écoute majeur pour Breakthrough Listen. Crédit : GBO / AUI / NSF
Une nouvelle approche stimule la recherche SETI
Breakthrough Listen, le projet de recherche SETI le plus complet, surveille les cieux nord et sud à la recherche de technosignatures à l’aide de radiotélescopes. Il se concentre également sur des milliers d’étoiles individuelles dans le plan de la Voie lactée, qui est considérée comme la direction la plus probable pour qu’une civilisation envoie un signal.
« Je pense qu’il s’agit de l’une des plus grandes avancées en matière de SETI radio depuis longtemps », a déclaré Andrew Siemion, chercheur principal pour Breakthrough Listen et directeur du Berkeley SETI Research Center (BSRC), qui gère le programme SETI le plus ancien au monde. « C’est la première fois que nous disposons d’une technique qui, si nous n’avons qu’un seul signal, pourrait nous permettre de le différencier intrinsèquement des interférences des fréquences radio. C’est assez étonnant, car si l’on considère un signal tel que le signal Wow !
Le signal « Wow ! et le potentiel de la nouvelle technique
Siemion faisait référence à un célèbre signal à bande étroite de 72 secondes observé en 1977 par un radiotélescope de l’Ohio. L’astronome qui a découvert ce signal, qui ne ressemblait à rien de produit par des processus astrophysiques normaux, a écrit « Wow ! » à l’encre rouge sur l’impression des données. Le signal n’a plus été observé depuis.
« La première détection d’ET pourrait très bien être un cas unique, où nous ne verrions qu’un seul signal », a déclaré Siemion. « Et si un signal ne se répète pas, il n’y a pas grand-chose à en dire. De toute évidence, l’explication la plus probable est l’interférence des radiofréquences, comme c’est le cas pour le signal Wow ! Le fait de disposer de cette nouvelle technique et d’instruments capables d’enregistrer des données avec une fidélité suffisante pour que l’on puisse observer l’effet du milieu interstellaire, ou ISM, est incroyablement puissant ».
Le télescope Parkes de 64 mètres situé en Nouvelle-Galles du Sud, en Australie, permet à Breakthrough Listen de surveiller le ciel austral. Le télescope est exploité par l’Organisation de recherche scientifique et industrielle du Commonwealth (CSIRO). Crédit : CSIRO
La recherche à l’origine de la nouvelle technique
La technique est décrite dans un article publié le 17 juillet dans The Astrophysical Journal par Bryan Brzycki, étudiant diplômé de l’UC Berkeley, Siemion, Imke de Pater, directeur de thèse de Brzycki et professeur émérite d’astronomie de l’UC Berkeley, et des collègues de l’université de Cornell et de l’institut SETI de Mountain View, en Californie.
Siemion a noté qu’à l’avenir, Breakthrough Listen utilisera la technique dite de scintillation, ainsi que la localisation du ciel, lors de ses observations SETI, notamment avec le Green Bank Telescope en Virginie occidentale – le plus grand radiotélescope orientable du monde – et le réseau MeerKAT en Afrique du Sud.
Distinguer un signal naturel d’un ET
Depuis plus de 60 ans, les chercheurs du SETI scrutent le ciel à la recherche de signaux qui semblent différents des émissions radio typiques des étoiles et des événements cataclysmiques, tels que les supernovas. L’une des principales différences réside dans le fait que les sources cosmiques naturelles d’ondes radio produisent une large gamme de longueurs d’onde, c’est-à-dire des ondes radio à large bande, alors que les civilisations techniques, comme la nôtre, produisent des signaux radio à bande étroite. Pensez à la radio statique par rapport à une station FM syntonisée.
En raison de l’énorme quantité d’ondes radio à bande étroite produites par l’activité humaine sur Terre, trouver un signal provenant de l’espace revient à chercher une aiguille dans une botte de foin. Jusqu’à présent, aucun signal radio à bande étroite provenant de l’extérieur de notre système solaire n’a été confirmé, bien que Breakthrough Listen ait trouvé un candidat intéressant – baptisé BLC1 – en 2020. Une analyse ultérieure a permis de déterminer qu’il s’agissait presque certainement d’interférences radio, a déclaré M. Siemion.
Siemion et ses collègues ont toutefois réalisé que les signaux réels provenant de civilisations extraterrestres devraient présenter des caractéristiques causées par le passage à travers le MIS qui pourraient aider à distinguer les signaux radio terrestres des signaux radio spatiaux. Grâce à des recherches antérieures décrivant comment le plasma froid du milieu interstellaire, principalement les électrons libres, affecte les signaux de sources radio telles que les pulsars, les astronomes ont maintenant une bonne idée de la manière dont le MIS affecte les signaux radio à bande étroite. Ces signaux ont tendance à augmenter et à diminuer d’amplitude au fil du temps, c’est-à-dire qu’ils scintillent. Cela s’explique par le fait que les signaux sont légèrement réfractés, ou courbés, par le plasma froid intermédiaire, de sorte que lorsque les ondes radio finissent par atteindre la Terre par des chemins différents, les ondes interfèrent, à la fois positivement et négativement.
Notre atmosphère produit une scintillation similaire, ou scintillement, qui affecte la piqûre de la lumière optique d’une étoile. Les planètes, qui ne sont pas des sources ponctuelles de lumière, ne scintillent pas.
Brzycki a développé un algorithme informatique, disponible sous forme de script Python, qui analyse la scintillation des signaux à bande étroite et extrait ceux qui s’atténuent et s’éclaircissent sur des périodes de moins d’une minute, ce qui indique qu’ils ont traversé le MIS.
« Cela implique que nous pourrions utiliser un pipeline convenablement réglé pour identifier sans ambiguïté les émissions artificielles provenant de sources lointaines par rapport aux interférences terrestres », a déclaré M. de Pater. « De plus, même si nous n’utilisions pas cette technique pour trouver un signal, elle pourrait, dans certains cas, confirmer un signal provenant d’une source lointaine plutôt que locale. Ce travail représente la première nouvelle méthode de confirmation de signal au-delà du filtre de réobservation spatiale dans l’histoire du SETI radio ».
Bryan Brzycki, étudiant diplômé, au télescope Green Bank, où il utilise une nouvelle technique basée sur la scintillation pour vérifier les signaux radio susceptibles de provenir de civilisations extraterrestres situées ailleurs dans la Voie lactée. Crédit : Bryan Brzycki, Breakthrough Listen
Test de la nouvelle technique
M. Brzycki effectue actuellement des observations radio au télescope Green Bank, en Virginie occidentale, afin de montrer que la technique peut rapidement éliminer les signaux radio d’origine terrestre et peut-être même détecter la scintillation dans un signal à bande étroite – un candidat à la technosignature.
« Nous pourrons peut-être identifier cet effet dans des observations individuelles, voir cette atténuation et cet éclaircissement et dire que le signal subit cet effet », a-t-il déclaré. « C’est un autre outil dont nous disposons aujourd’hui.
La technique ne sera utile que pour les signaux provenant de plus de 10 000 années-lumière de la Terre, car un signal doit traverser une partie suffisante du MIS pour présenter une scintillation détectable. Tout signal provenant d’une source proche – le signal de BLC-1, par exemple, semble provenir de notre étoile la plus proche, Proxima Centauri – ne présenterait pas cet effet.
Référence : « On Detecting Interstellar Scintillation in Narrowband Radio SETI » par Bryan Brzycki, Andrew P. V. Siemion, Imke de Pater, James M. Cordes, Vishal Gajjar, Brian Lacki et Sofia Sheikh, 17 juillet 2023, The Astrophysical Journal.
DOI : 10.3847/1538-4357/acdee0
Les autres coauteurs de l’article sont James Cordes de Cornell, Brian Lacki du BSRC et Vishal Gajjar et Sofia Sheikh du BSRC et du SETI Institute. Breakthrough Listen est géré par Breakthrough Initiatives, un programme parrainé par la Breakthrough Prize Foundation.