Dans les années récentes, la nature explosive de la découverte d'exoplanètes (plus de 4, 164 confirmé jusqu'à présent) a suscité un regain d'intérêt pour la question intemporelle :« Sommes-nous seuls dans l'univers ? Ou, comme le dit le célèbre physicien italien Enrico Fermi, "Où est tout le monde?" Avec autant de planètes parmi lesquelles choisir et la vitesse à laquelle nos instruments et méthodes s'améliorent, la recherche de la vie au-delà de la Terre passe vraiment à la vitesse supérieure.

À la fois, ces découvertes ont inspiré de nombreuses nouvelles études concernant la recherche en cours d'intelligence extraterrestre (SETI). Cela inclut le calculateur de civilisation extraterrestre, qui est le fruit des physiciens Steven Woodling et Dominick Czernia. Inspiré par les tentatives récentes d'aborder la probabilité statistique d'une vie avancée dans notre galaxie, ils offrent un outil mathématique qui peut calculer les chiffres pour vous.

Mais d'abord, un rappel rapide semble en ordre. Le premier "calculateur" permettant de déterminer le nombre d'intelligences extraterrestres (ETI) dans notre galaxie à un moment donné a été créé par le physicien américain et chercheur SETI, le Dr Frank Drake. Lors d'une réunion à l'Observatoire de Green Bank en 1961, Drake a préparé une équation qui résumait les probabilités de trouver des ETI dans notre galaxie.

Désormais connue sous le nom d'équation de Drake, cet argument probabiliste s'exprime mathématiquement ainsi :

• N est le nombre de civilisations avec lesquelles nous pourrions communiquer
• R* est le taux moyen de formation d'étoiles dans notre galaxie
• fp est la fraction de ces étoiles qui ont des planètes
• ne est le nombre de planètes qui peuvent supporter la vie
• fl est le nombre de planètes qui développeront la vie
• fi est le nombre de planètes qui développeront une vie intelligente
• fc est le nombre de civilisations qui développeraient des technologies de transmission
• L est le temps qu'auraient ces civilisations pour transmettre leurs signaux dans l'espace

Alors que cette équation était destinée à stimuler le débat sur la probabilité des ETI, il était également important en raison de ses implications fondamentales. Même si l'on traite toutes les variables de manière conservatrice, ils obtiennent toujours un résultat N dans les dizaines ou les centaines. Essentiellement, même si la vie est très rare dans notre galaxie, il devrait y avoir au moins quelques civilisations avec lesquelles nous pourrions entrer en contact.

Au cours des années, l'équation de Drake a reçu sa juste part de critiques et de nombreuses tentatives ont été faites pour l'affiner. Par exemple, dans un article récent paru dans le Journal d'astrophysique , astrophysique Tom Westby et Christopher J. Conselice de l'Université de Nottingham ont créé leur propre argument probabiliste basé sur le principe copernicien astrobiologique.

Mettre tout simplement, ce principe (lorsqu'il est appliqué à l'existence de la vie dans notre univers) déclare qu'au lieu d'autres preuves, on ne devrait jamais supposer que l'humanité est spéciale ou unique. Appliqué à la question de savoir si l'humanité est ou non seule dans l'univers, Wetsby et Conselice ont pu produire une version moderne de l'équation de Drake. Mathématiquement, il peut être exprimé comme :

N =N * * F L * F Hz * F M * (L/T')

• N est le nombre de civilisations avec lesquelles nous pouvons communiquer
• N* est le nombre total d'étoiles dans la galaxie
• fL est le pourcentage de ces étoiles qui ont au moins 5 milliards d'années
• fHZ est le pourcentage de ces étoiles qui hébergent une planète appropriée pour soutenir la vie
• fM est le pourcentage de ces étoiles avec une métallicité suffisante, permettant une biologie avancée et une civilisation avancée
• L est la durée de vie moyenne d'une civilisation avancée
• t' est le temps moyen disponible pour que la vie se développe

Combiné avec les dernières données astrophysiques sur ces valeurs, ils sont venus avec une estimation moyenne de 36 civilisations. Ce document de recherche a inspiré Wooding et Czernia pour créer leur calculateur de civilisations extraterrestres (ACC), un outil qui permettrait aux gens de faire leurs calculs en utilisant soit l'équation de Drake, soit le principe astrobiologique de Copernic, mais de manière interactive.

En plus d'être membre de l'Institute of Physics (IOP) au Royaume-Uni, Wooding contribue régulièrement à The Omni Calculator Project, une petite communauté composée de professionnels qui souhaitent rendre la science accessible.

C'est ici qu'il rencontre Czernia, un jeune physicien moléculaire qui termine actuellement son doctorat. avec l'Institut de physique nucléaire de Pologne. Wooding a expliqué à Universe Today par e-mail :"En tant que moyen interactif et amusant d'impliquer le public dans la science de cette question fondamentale" Sommes-nous seuls dans l'univers ?, ' La calculatrice permet aux utilisateurs de voir facilement quelles entrées entrent dans un tel modèle et de voir comment la modification des valeurs affecte le résultat - plus interactif que la lecture d'un article scientifique, ce que la grande majorité ne fera pas."

Ceux qui souhaitent utiliser l'ACC doivent d'abord sélectionner le modèle qu'ils souhaitent utiliser, puis remplissez tous les champs de la section des hypothèses du modèle. Certaines valeurs par défaut sont fournies en fonction de ce que les scientifiques pensent être statistiquement le plus probable, mais les utilisateurs sont libres d'entrer les valeurs qu'ils désirent. De là, ils verront combien de civilisations intelligentes leur modèle et leurs valeurs prédisent.

Le principe copernicien astrobiologique est recommandé car il s'agit du modèle le plus courant, et peut être ajusté pour permettre un faible, scénario modéré ou fort. En d'autres termes, les utilisateurs peuvent ajuster à quel point les conditions sont strictes pour la formation de la vie extraterrestre. Cependant, les utilisateurs sont encouragés à utiliser à la fois ceci et l'équation de Drake pour voir comment cela affecte leurs résultats.

Un autre avantage du modèle du principe de Copernic est qu'il permet aux utilisateurs de voir combien de temps il faudrait pour atteindre le voisin extraterrestre le plus proche. Bois dit, "[Les utilisateurs] devraient commencer par explorer les trois scénarios de modélisation et voir comment les intrants et les résultats changent. Le scénario fort est très restrictif et suit de près la façon dont la vie s'est développée sur Terre. Le scénario faible a des hypothèses plus assouplies et conduit à un plus grand nombre des civilisations extraterrestres. Ensuite, vous pouvez mettre vos propres valeurs dans la calculatrice pour voir comment les résultats changent - idéal pour les astrobiologistes en fauteuil. "

Une fois que les utilisateurs ont fait cela, ils peuvent utiliser le calculateur de voyage spatial pour voir combien de temps il faudrait pour rencontrer les civilisations extraterrestres les plus proches de notre galaxie. Ce calculateur a également été créé par Czernia et repose de la même manière sur des variables utilisateur telles que la masse du vaisseau spatial, modèles d'accélération et de physique de l'univers (einsteinien ou newtonien).

Pour s'amuser, supposons que l'ACC nous ait dit qu'il y avait potentiellement des centaines de civilisations dans notre galaxie et que la plus proche est située à environ 159 années-lumière (en utilisant l'exoplanète HD 42936 Ab comme référence). Supposons également que nous ayons un navire de masse similaire à l'ISS (420 tonnes, 463 tonnes américaines) et qu'il pouvait accélérer de 1 g (9,8 m/s) jusqu'à atteindre 99 % de la vitesse de la lumière.

Sur la base de ces variables, le Space Travel Calculator nous dit qu'il faudrait 161,4 ans pour atteindre l'ETI le plus proche, bien que seulement 10 ans passeraient pour l'équipage (puisque nous utilisons la physique einsteinienne). Apparemment, le navire aurait également besoin d'environ 11,66 millions de tonnes métriques (12,85 millions de tonnes américaines) de masse de carburant pour effectuer le voyage. Donc voilà, cette mission n'aura pas lieu de sitôt. Mais c'était un exercice amusant que je recommande fortement.

Être juste, l'équation de Drake et le principe copernicien astrobiologique ont leurs limites. Par exemple, nous avons beaucoup appris depuis que Drake a proposé pour la première fois sa célèbre équation sur les quatre premières variables. Cela est dû en grande partie à la récente vague de découvertes d'exoplanètes, qui ont donné aux astronomes une bonne idée du nombre d'étoiles ayant des planètes, et à quelle fréquence ils orbitent dans la zone habitable d'une étoile.

De la même manière, le principe copernicien astrobiologique est sujet à beaucoup d'incertitudes. Dans l'étude de Westby et Conselice, ils supposaient qu'une planète semblable à la Terre finirait par former la vie. En outre, il est largement admis que puisque les humains modernes n'ont émergé que vers 200, il y a 000 ans (alors que la planète Terre a plus de 4,5 milliards d'années), que SETI ne devrait regarder que les étoiles de 4,5 milliards d'années ou plus.

À la fin, prédire combien de civilisations extraterrestres existent continuera à impliquer beaucoup d'incertitude. Comme le temps passe, et les instruments que nous utilisons pour mener la recherche SETI s'améliorent, les astronomes en apprendront davantage sur ces variables. De là, nous pouvons nous attendre à ce que les estimations du nombre probable d'ETI dans notre galaxie deviennent plus étroitement limitées.

Comme Wooding l'a indiqué, certains développements importants doivent se produire avant que nous puissions répondre à la question « Sommes-nous seuls ? en toute confiance :

"Peut-être à l'avenir, au fur et à mesure que de nouvelles découvertes sont faites sur les étoiles et les planètes de la Voie lactée, vous pourriez revenir à la calculatrice et voir comment ils affectent le nombre de civilisations extraterrestres possibles.

"Nous allons mieux détecter les planètes semblables à la Terre dans la zone habitable et même pouvoir détecter ce qu'il y a dans leur atmosphère (s'ils en ont une). Cela pourrait conduire à une recherche SETI plus ciblée, ce qui devrait augmenter nos chances. J'ai toujours pensé à construire un radiotélescope sur la face cachée de la Lune comme une excellente idée pour m'éloigner du bruit radio de la Terre, nous permettant d'augmenter notre sensibilité à toute transmission extraterrestre."

À la fin, nous ne saurons pas avec certitude à quel point la vie et les civilisations extraterrestres sont probables jusqu'à ce que nous trouvions des preuves. Mais la beauté est que le paradoxe de Fermi ("Où est tout le monde ?") n'a besoin d'être résolu qu'une seule fois. En attendant, la recherche d'ETI se poursuivra, et bénéficiera énormément des instruments de nouvelle génération, comme les télescopes spatiaux romains James Webb et Nancy Grace, et les méthodes qui deviennent disponibles.

À la fois, les études de probabilité et les arguments probabilistes nous aideront à affiner les paramètres de recherche. S'ils sont là-bas, nous sommes sûrs de les retrouver éventuellement (croisons les doigts). Aussi, n'oubliez pas de consulter les autres outils intéressants qu'Omni Calculator a à offrir, qui incluent l'astrophysique, la physique quantique, et d'autres calculatrices scientifiques.