"Sommes nous seuls dans l'univers?" La question a fasciné, des humains tantalisés et même déconcertés d'aussi loin que nous nous souvenions.

Jusque là, il semblerait que la vie extraterrestre intelligente - du moins comme cela correspond à notre définition étroite de celle-ci - soit introuvable. Les théories et les hypothèses abondent sur les raisons pour lesquelles nous n'avons ni pris contact ni vu de preuves de civilisations extraterrestres avancées malgré des décennies d'efforts pour faire connaître notre présence et communiquer avec elles.

Pendant ce temps, un flux constant de découvertes démontre la présence d'analogues de la Terre - des planètes qui, comme le nôtre, existent à une distance de la "zone Boucle d'or" de leurs propres étoiles respectives, dans lesquelles les conditions sont « justes » pour que l'eau liquide (et donc la vie) existe. Peut-être encore plus époustouflante est l'idée qu'il y a, en moyenne, autant de planètes que d'étoiles.

"C'est-à-dire, Je pense, l'une des découvertes étonnantes du siècle dernier environ - que les planètes sont communes, " dit Philippe Lubin, cosmologiste expérimental et professeur de physique à l'UC Santa Barbara. Étant donné que, et l'hypothèse que les planètes fournissent les conditions de la vie, la question pour le groupe de Lubin est devenue :cherchons-nous suffisamment ces extraterrestres ?

C'est le moteur du Trillion Planet Survey, un projet des étudiants chercheurs de Lubin. L'expérience ambitieuse, géré presque entièrement par des étudiants, utilise une suite de télescopes de près et de loin visant la galaxie voisine d'Andromède ainsi que d'autres galaxies dont la nôtre, un "pipeline" de logiciels pour traiter les images et un peu de théorie des jeux.

"Tout d'abord, nous supposons qu'il existe une civilisation de classe similaire ou supérieure à la nôtre qui essaie de diffuser sa présence à l'aide d'un faisceau optique, peut-être du type en réseau à « énergie dirigée » actuellement en cours de développement ici sur Terre, " a déclaré le chercheur principal Andrew Stewart, qui est étudiant à l'Université Emory et membre du groupe de Lubin. "Seconde, nous supposons que la longueur d'onde de transmission de ce faisceau est celle que nous pouvons détecter. Dernièrement, nous supposons que cette balise a été laissée allumée assez longtemps pour que la lumière soit détectée par nous. Si ces exigences sont remplies et que la puissance et le diamètre du faisceau de l'intelligence extraterrestre sont compatibles avec une classe de civilisation de type Terre, notre système détectera ce signal."

Des ondes radio aux ondes lumineuses

Depuis un demi-siècle, l'émission dominante de la Terre a pris la forme de la radio, signaux TV et radar, et chercheurs de vie extraterrestre, comme les scientifiques du Search for Extraterrestrial Intelligence (SETI) Institute, ont utilisé de puissants radiotélescopes pour rechercher ces signaux provenant d'autres civilisations. Récemment cependant, et grâce à l'accélération exponentielle des progrès de la technologie photonique, les longueurs d'onde optiques et infrarouges offrent des possibilités de recherche via des signaux optiques qui permettent une détection à portée beaucoup plus longue pour des systèmes comparables.

Dans un article publié en 2016 intitulé "The Search for Directed Intelligence" ou SDI, Lubin a décrit la détection fondamentale et la théorie des jeux d'un système "aveugle-aveugle" où ni nous, ni la civilisation extraterrestre ne se connaissent mais souhaitent se retrouver. Cet article était basé sur l'application de la photonique développée à l'UC Santa Barbara dans le groupe de Lubin pour la propulsion de petits engins spatiaux à travers l'espace à des vitesses relativistes (c'est-à-dire une fraction significative de la vitesse de la lumière) pour permettre les premières missions interstellaires. Ce projet en cours est financé par les programmes Breakthrough Starshot de la NASA et du milliardaire Yuri Milner, qui utilisent tous deux la technologie développée à l'UCSB. The 2016 paper shows that the technology we are developing today would be the brightest light in the universe and thus capable of being seen across the entire universe.

Bien sûr, not everyone is comfortable with advertising our presence to other, potentially advanced, extraterrestrial civilizations.

"Broadcasting our presence to the universe, Croyez-le ou non, turns out to be a very controversial topic, " Stewart said, citing bureaucratic issues that arise whenever beaconing is discussed, as well as the difficulty in obtaining the necessary technology of the scale required. Par conséquent, only a few, tentative signals have ever been sent in a directed fashion, including the famous Voyager 1 probe with its message-in-a-bottle-like golden record.

Tipping the concept on its head, the researchers asked, 'What if there are other civilizations out there that are less shy about broadcasting their presence?'

"At the moment, we're assuming that they're not using gravity waves or neutrinos or something that's very difficult for us to detect, " Lubin said. But optical signals could be detected by small (meter class) diameter telescopes such as those at the Las Cumbres Observatory's robotically controlled global network.

"In no way are we suggesting that radio SETI should be abandoned in favor of optical SETI, " Stewart added. "We just think the optical bands should be explored as well."

Searching the Stars

"We're in the process of surveying (Andromeda) right now and getting what's called 'the pipeline' up and running, " said researcher Alex Polanski, a UC Santa Barbara undergraduate in Lubin's group. A set of photos taken by the telescopes, each of which takes a 1/30th slice of Andromeda, will be knit together to create a single image, he explained. That one photograph will then be compared to a more pristine image in which there are no known transient signals—interfering signals from, dire, satellites or spacecraft—in addition to the optical signals emanating from the stellar systems themselves. The survey photo would be expected to have the same signal values as the pristine "control" photo, leading to a difference of zero. But a difference greater than zero could indicate a transient signal source, Polanski explained. Those transient signals would then be further processed in the software pipeline developed by Stewart to kick out false positives. In the future the team plans to use simultaneous multiple color imaging to will help remove false positives as well.

"One of the things the software checks for is, dire, a satellite that did go through our image, " said Kyle Friedman, a senior from Granada Hills High School in Los Angeles, who is conducting research in Lubin's group. "It wouldn't be small; it would be pretty big, and if that were to happen the software would immediately recognize it and throw out that image before we actually even process it."

Other vagaries, selon les chercheurs, include sky conditions, which is why it's important to have several telescopes monitoring Andromeda during their data run.

Thanks to the efforts of Santa Barbara-based computer engineer Kelley Winters and the guidance of Lubin group project scientist Jatila van der Veen, the data is in good hands. Winters' cloud-based Linux server provides a flexible, highly connected platform for the data pipeline software to perform its image analysis, while van der Veen will apply her digital image processing expertise to bring this project to future experimental cosmologists.

For Laguna Blanca School senior and future physicist Caitlin Gainey, who joins the UCSB physics freshman class this year, the project is a unique opportunity.

"In the Trillion Planet Survey especially, we experience something very inspiring:We have the opportunity to look out of our earthly bubble at entire galaxies, which could potentially have other beings looking right back at us, " she said. "The mere possibility of extraterrestrial intelligence is something very new and incredibly intriguing, so I'm excited to really delve into the search this coming year."

The search, for any SETI-watcher, is an exercise in patience and optimism. Andromeda is 2.5 million light-years away, van der Veen pointed out, so any signal detected now would have been sent at least 2.5 million years ago—more than long enough for the civilization that sent it to have died out by the time the light reaches us.

"That does not mean we should not look, " van der Veen said. "After all, we look for archaeological relics and fossils, which tell us about the history of Earth. Finding ancient signals will definitely give us information about the history of evolution of life in the cosmos, and that would be amazing."

While the data run and processing time for this particular project could occur in a span of weeks, according to the researchers this sequence could be repeated indefinitely. Theoretically, like all the sunrise and sunset watchers, and stargazers before us, we could look at the sky forever.

"I think if you were to take someone outside and you were to point at some random star in the night sky and see that is where life is, I think you would be hard pressed to find anyone who would not look at that star and just feel something very deep within themselves, " Polanski said. "Some very deep connection to whatever is up there or some kind of solace, I think, knowing that we're not alone."

The latest UCSB data and game theory of the "blind-blind" detection strategy used is being presented at the NASA Technosignatures workshop in Houston on September 28.