Astropulso

Astropulse es un proyecto de computación voluntaria para la búsqueda de agujeros negros primordiales , púlsares e inteligencia extraterrestre (ETI). Los recursos de los voluntarios se gestionan a través de la plataforma Berkeley Open Infrastructure for Network Computing (BOINC). En 1999, el Laboratorio de Ciencias Espaciales lanzó SETI@home , que se basaba en una red de ordenadores de sobremesa de todo el mundo para proporcionar computación masivamente paralela. SETI@home utiliza datos registrados por el radiotelescopio de Arecibo y busca señales de radio de banda estrecha procedentes del espacio, que indican la presencia de tecnología extraterrestre. Pronto se reconoció que estos mismos datos podrían utilizarse para buscar otras señales de valor para la comunidad astronómica y física.

Durante aproximadamente seis años, Astropulse existió en una fase experimental de pruebas beta, no disponible para la comunidad en general. En julio de 2008, Astropulse se integró en SETI@home, de modo que la extensa red de participantes de SETI también pudiera contribuir a la búsqueda de otras señales astronómicas de interés. Astropulse también aporta a la búsqueda de vida extraterrestre: en primer lugar, los promotores del proyecto creen que podría identificar un tipo diferente de señal extraterrestre no detectada por el algoritmo original de SETI@Home; en segundo lugar, creen que podría brindar apoyo adicional a SETI al proporcionar un segundo posible resultado concreto del proyecto de búsqueda general.

El desarrollo final de Astropulse se ha dividido en dos fases. La primera consistió en completar el núcleo de Astropulse en C++ , capaz de identificar con éxito un pulso objetivo. Tras finalizar dicho programa, el equipo creó un conjunto de datos de prueba que contenía un pulso oculto, el cual fue detectado con éxito por el programa, confirmando así la capacidad del núcleo de Astropulse para identificar pulsos objetivo. Desde julio de 2008, la investigación se ha centrado en una serie de mejoras a la versión beta, las cuales se implementan posteriormente para todos los participantes de SETI. A nivel de programación, los desarrolladores primero se aseguran de que las nuevas versiones sean compatibles con diversas plataformas, tras lo cual la versión mejorada se optimiza para lograr una mayor velocidad. En abril de 2009, Astropulse se encontraba probando la versión beta 5.05.

El futuro del proyecto depende de que se siga financiando SETI@home.

La idea de BOINC es dividir grandes bloques de datos en unidades más pequeñas, cada una de las cuales puede distribuirse a estaciones de trabajo individuales participantes. Con este fin, el proyecto comenzó a integrar el núcleo de Astropulse en el cliente beta de SETI y a distribuir datos reales, divididos en unidades de trabajo de Astropulse, a un equipo de evaluadores beta. El reto ha sido asegurar que el núcleo de Astropulse funcione sin problemas en una amplia gama de sistemas operativos. La investigación actual se centra en implementar mejoras en los algoritmos para eliminar o reducir los falsos positivos.

Astropulse busca tanto pulsos individuales como pulsos que se repiten regularmente. Este experimento representa una nueva estrategia para SETI, que postula pulsos de escala de tiempo de microsegundos en contraposición a pulsos más largos o señales de banda estrecha. También podrían descubrir púlsares y agujeros negros primordiales en explosión , los cuales emitirían breves pulsos de banda ancha. El propósito principal del algoritmo central de Astropulse es la desdispersión coherente de los pulsos de radio de microsegundos que Astropulse busca. La dispersión de una señal ocurre cuando el pulso pasa a través del plasma del medio interestelar (ISM), porque la radiación de alta frecuencia viaja ligeramente más rápido que la radiación de baja frecuencia. ^{[ 2 ]} Por lo tanto, la señal llega al radiotelescopio dispersa dependiendo de la cantidad de plasma ISM entre la Tierra y la fuente del pulso. La desdispersión es computacionalmente intensiva, por lo que se presta al modelo de computación distribuida.

Astropulse utiliza la potencia de computación distribuida de SETI@home, delegando subtareas computacionales a las computadoras de cientos de miles de voluntarios, para obtener ventajas en sensibilidad y resolución temporal con respecto a estudios anteriores. Los pulsos de banda ancha serían " modulados " al pasar por el medio interestelar; es decir, las altas frecuencias llegarían antes y las bajas frecuencias llegarían después. Por lo tanto, para pulsos con contenido de frecuencia de banda ancha, la dispersión sugiere el origen extraterrestre de una señal. Astropulse busca pulsos con medidas de dispersión que van desde50 piezas /cm ³  a800  pc/cm ⁻³ (tasas de chirrido de7000 Hz  a400  Hz por microsegundo), lo que permite la detección de fuentes en casi cualquier lugar dentro de la Vía Láctea .

Los defensores del proyecto creen que Astropulse detectará agujeros negros en explosión o establecerá una tasa máxima de5 × 10 ⁻¹⁴ pc ⁻³ yr ⁻¹  , un factor de 10 ⁴ mejor que cualquier estudio anterior. ^{[ 3 ]}

Uno de los objetivos de Astropulse es detectar hipotéticos mini agujeros negros que podrían estar evaporándose debido a la radiación de Hawking . Se postula que estos mini agujeros negros ^{[ 5 ]} se crearon durante el Big Bang, a diferencia de los agujeros negros conocidos actualmente. El proyecto Astropulse espera que esta evaporación produzca ondas de radio que Astropulse pueda detectar. La evaporación no crearía ondas de radio directamente, sino que generaría una bola de fuego en expansión compuesta de rayos gamma y partículas de alta energía. Esta bola de fuego interactuaría con el campo magnético circundante, empujándolo hacia afuera y generando ondas de radio ^{[ 6 ] .}

Los transitorios de radio rotatorios (RRAT) son un tipo de estrellas de neutrones descubiertas en 2006 por un equipo liderado por Maura McLaughlin del Observatorio Jodrell Bank de la Universidad de Manchester en el Reino Unido. Se cree que los RRAT producen emisiones de radio muy difíciles de localizar debido a su naturaleza transitoria. ^{[ 7 ]} Los primeros esfuerzos han logrado detectar emisiones de radio (a veces llamadas destellos de RRAT ) ^{[ 8 ]} durante menos de un segundo al día y, como con otras señales de ráfaga única, se debe tener mucho cuidado para distinguirlas de la interferencia de radio terrestre. Por lo tanto, la computación distribuida y el algoritmo Astropulse podrían contribuir a una mayor detección de RRAT.

Se han observado pulsos con un aparente origen extragaláctico en datos archivados. Se sugiere que cientos de eventos similares podrían ocurrir diariamente y, de detectarse, podrían servir como sondas cosmológicas. Los estudios de púlsares de radio, como Astropulse-SETI@home, ofrecen una de las pocas oportunidades para monitorear el cielo radioeléctrico en busca de eventos impulsivos tipo ráfaga con duraciones de milisegundos. ^{[ 9 ]} Debido a la naturaleza aislada del fenómeno observado, la naturaleza de la fuente sigue siendo especulativa. Las posibilidades incluyen una colisión entre un agujero negro y una estrella de neutrones , una colisión entre dos estrellas de neutrones, una colisión entre dos agujeros negros o algún fenómeno aún no considerado.

Sin embargo, en 2010 hubo un nuevo informe de 16 pulsos similares del Telescopio Parkes que eran claramente de origen terrestre. ^{[ 10 ]}

Las búsquedas previas de SETI@home se han centrado en la búsqueda de comunicaciones extraterrestres mediante señales de banda estrecha, análogas a nuestras propias estaciones de radio. El proyecto Astropulse argumenta que, dado que desconocemos cómo podrían comunicarse los extraterrestres, este enfoque podría ser algo limitado. Por lo tanto, el estudio de Astropulse puede considerarse un complemento al estudio de banda estrecha de SETI@home, como un resultado secundario de la búsqueda de fenómenos físicos.

La radiación de radiofrecuencia proveniente del espacio exterior fue descubierta por primera vez por Karl G. Jansky (1905-1950), quien trabajaba como ingeniero de radio en los Laboratorios Bell Telephone y estudiaba la interferencia de radiofrecuencia de las tormentas eléctricas para dichos laboratorios. Encontró "...una estática constante de tipo silbido de origen desconocido", que finalmente concluyó que tenía un origen extraterrestre. Los púlsares (estrellas de neutrones en rotación) y los cuásares (núcleos centrales densos de galaxias extremadamente distantes) fueron descubiertos por radioastrónomos. En 2003, astrónomos que utilizaban el radiotelescopio Parkes descubrieron dos púlsares orbitando uno alrededor del otro, el primer sistema de este tipo conocido. Al explicar su reciente descubrimiento de una potente fuente de radio de ráfagas, el Dr. Joseph Lazio, astrónomo del NRL, declaró: ^{[ 11 ]} "Sorprendentemente, aunque se sabe que el cielo está lleno de objetos transitorios que emiten en longitudes de onda de rayos X y gamma, se ha hecho muy poco para buscar ráfagas de radio, que a menudo son más fáciles de producir para los objetos astronómicos". El uso de algoritmos de desdispersión coherente y la capacidad de cálculo que proporciona la red SETI pueden conducir al descubrimiento de fenómenos hasta ahora desconocidos.

Astropulse y su socio fundador, SETI@home, ofrecen una forma concreta para que los profesores de ciencias de secundaria involucren a sus alumnos en la astronomía y la informática. Varias escuelas mantienen proyectos de informática con participación voluntaria.