L'espace à 8 dimensions qui doit être recherché pour la vie extraterrestre

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Le paradoxe de Fermi est le contraste entre la probabilité que la vie existe ailleurs dans l'univers et le manque de preuves pour cela.

C'est une énigme importante. D'une part, il y a un fort sentiment que les conditions sur Terre qui ont conduit à l'émergence de la vie ne peuvent pas être uniques. Cela donne à penser que la vie doit être commune.

Mais d'autre part, les astronomes ont parcouru la botte de foin cosmique à la recherche de l'aiguille qui représenterait des signes de vie intelligente ailleurs dans l'univers et n'ont rien trouvé. En conséquence, de nombreux observateurs ont conclu qu'il n'y avait pas de signes évidents.

D'autres ne sont pas d'accord. En 2010, l'astronome Jill Tarter et ses collègues ont fait valoir que les balises radio extraterrestres pourraient être évidentes et courantes dans notre galaxie, mais que les astronomes ne le sauraient pas car leurs recherches ont été incomplètes.

Ces recherches, ont déclaré Tarter et co, ressemblent à la recherche d'un verre d'eau de mer à la recherche de preuves de poissons dans tous les océans de la Terre.

C'est une métaphore colorée, mais étant donné les efforts considérables déployés dans la recherche d'intelligence extra-terrestre (SETI), quelle est sa précision ?

Aujourd'hui, nous obtenons une réponse grâce au travail de Jason Wright et de ses collègues de la Pennsylvania State University. Ces gars-là ont caractérisé l'espace de paramètres dont les astronomes ont besoin pour rechercher des signes de vie extraterrestre. Ils disent que cet espace est si vaste que les recherches SETI jusqu'à présent n'ont fait qu'effleurer la surface.

La méthode de Wright et co est simple. Ils commencent par créer un modèle mathématique de l'espace de recherche que les astronomes doivent explorer, puis calculent quelle fraction a été étudiée jusqu'à présent.

Nous développons la métaphore de la « botte de foin cosmique » multidimensionnelle… en un modèle quantitatif à huit dimensions et effectuons une intégrale analytique pour calculer la fraction de cette botte de foin que plusieurs grands programmes radio SETI ont examiné collectivement, disent-ils.

Cet espace paramétrique est vaste. Les dimensions pertinentes comprennent les trois dimensions de l'espace, la gamme de fréquences des signaux potentiels, leur taux de répétition, leur polarisation et leur modulation, la bande passante de transmission et la sensibilité des recherches à cette puissance transmise.

Le volume de l'espace tridimensionnel qui peut être recherché est le volume de l'univers centré sur notre système solaire à une distance spécifique. Wright et co définissent cela comme 10 kiloparsecs, soit environ 30 000 années-lumière, soit à peu près la distance aux amas globulaires qui orbitent autour de la galaxie de la Voie lactée.

La plupart des radiotélescopes sont capables d'observer des signaux dans les deux polarisations en même temps, mais cela n'a pas toujours été le cas dans le passé. C'est donc une dimension qui limite l'exploration de l'espace des paramètres.

D'autres dimensions sont complexes à caractériser. Le taux de répétition du signal, par exemple, est délicat à gérer dans le modèle. Les signaux continus sont faciles à gérer, mais les signaux qui se répètent rarement sont difficiles. Un exemple pertinent est le fameux Wow! signal enregistré en 1977 au radiotélescope Big Ear de l'Ohio State University. On l'appelle ainsi parce que les chercheurs ont annoté les données en écrivant Wow! dans les marges.

Mais malgré diverses tentatives, ce signal n'a plus jamais été observé. C'est peut-être parce que c'est entièrement faux, mais c'est peut-être parce que le taux de répétition est si faible.

Définir la taille de cette meule de foin cosmique consiste alors à additionner tous ces espaces. Comme l'ont dit Wright et ses collaborateurs : le volume de la botte de foin est alors une intégrale de volume définie dans cet espace 8D, et la fraction recherchée peut être calculée en fonction de la fonction de sensibilité pour une enquête donnée.

Le résultat est un espace aux proportions véritablement gargantuesques. Cela conduit à un volume total de botte de foin 8D de 6,4 × 10116 m5Hz2 s/W, disent Wright et co.

Mais quelle part de cela les astronomes ont-ils explorée ? Wright et co disent que les recherches à ce jour n'ont couvert que 5,8 x 10-18 de ce volume.

C'est une infime fraction. Pour mettre cela dans le contexte de la comparaison originale de Tarter et al., le volume total des océans de la Terre est de 1,335 x 1021 litres. Ainsi, la recherche totale à ce jour équivaut à la recherche de 7 700 litres d'eau de mer. Comme un mètre cube équivaut à 1 000 litres, c'est à peu près la taille d'un grand spa.

C'est nettement plus grand que l'estimation de Tarter et al. d'un verre à boire, mais c'est encore minuscule dans le plus grand schéma des choses. Même notre estimation plus large souligne le peu de recherches qui ont eu lieu, disent Wright et co.

C'est un travail intéressant car il met en contexte les recherches d'intelligence extraterrestre. La photo de Wright and co suggère non pas que SETI a échoué, mais qu'il a à peine commencé.

De toute évidence, il reste encore beaucoup à faire, même si la tâche semble plus ardue que jamais. Comme Wright et co l'ont dit : On espère que la botte de foin cosmique est riche en aiguilles.

Réf : arxiv.org/abs/1809.07252 : Combien SETI a-t-il fait ? Trouver des aiguilles dans la botte de foin cosmique n-dimensionnelle

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