Les astronomes ont récemment lancé une recherche à grande échelle de signaux radio provenant de civilisations extraterrestres sur la célèbre exoplanète K2-18b, située à environ 124 années-lumière de la Terre. Les résultats n'ont pas révélé d'émissions radio artificielles à bande étroite suspectes, mais ont considérablement amélioré les capacités techniques de la future recherche d'intelligence extraterrestre (SETI).
K2-18b est situé dans la constellation du Lion, en orbite autour d'une étoile naine rouge dans la zone habitable de l'étoile. C’est l’une des exoplanètes les plus étudiées ces dernières années. Les observations montrent que l'atmosphère de la planète est riche en dioxyde de carbone et en méthane, une combinaison qui en fait un candidat populaire pour une "planète hycéenne" - un type de monde avec une atmosphère épaisse et riche en hydrogène et éventuellement un océan liquide global en dessous. Cette caractéristique fait également de K2-18b l’une des cibles surveillées par les chercheurs du SETI.
Lors de la dernière observation, l'équipe de recherche scientifique a utilisé le très grand réseau Carl Jasper Jansky (VLA) au Nouveau-Mexique, aux États-Unis, et le radiotélescope MeerKAT en Afrique du Sud. Ces deux instruments constituent actuellement l’un des radiotélescopes les plus puissants au monde. Cette opération de surveillance conjointe est également assez rare en termes de modalités d'observation. Toutefois, le matériel ne représente qu’une partie du travail. En radioastronomie, les logiciels utilisés pour trier et filtrer les données sont tout aussi critiques, car un grand nombre de signaux reçus par les télescopes proviennent des activités humaines sur Terre et doivent être distingués des signaux célestes potentiels grâce à des algorithmes complexes.
Dans cette étude, VLA a utilisé le système Commensal Open-Source Multi-Mode Interferometer Cluster et MeerKAT a utilisé le système Breakthrough Listen User Supplied Equipment (BLUSE), qui sont actuellement des outils clés pour filtrer les « signaux suspects » provenant d'un bruit de fond massif. Cependant, la mise en place de la logique de criblage reste toujours de la responsabilité des chercheurs. Le document mentionne que l'équipe a imposé cinq contraintes au traitement des données pour trouver d'éventuelles « technosignatures » à partir de millions de signaux.
Premièrement, les chercheurs ont effectué un blindage contre les interférences radioélectriques (RFI) sur des bandes de fréquences connues pour être gravement affectées par les interférences radio terrestres, et ont éliminé tous les signaux tombant dans ces bandes de fréquences ; si l’on suppose que les civilisations extraterrestres utilisent ces fréquences « par hasard », les humains pourraient avoir besoin de déployer des radiotélescopes à l’arrière de la Lune pour vraiment s’entendre. Deuxièmement, l’équipe a utilisé l’effet Doppler pour le filtrage : les signaux se propageant entre les planètes devraient présenter une dérive de fréquence évidente due au mouvement relatif, de sorte que tout signal sans presque aucun changement Doppler est considéré comme provenant de la Terre elle-même et est directement éliminé.
En termes de rapport signal/bruit (SNR), l'équipe de recherche a fait un choix controversé : éliminer les signaux avec un SNR inférieur à 10 ou supérieur à 100. Cette stratégie permet d'exclure les fausses alarmes très faibles et les artefacts d'instruments puissants qui n'apparaissent généralement que dans une seule antenne, mais elle a également le potentiel de filtrer les signaux extraterrestres réels mais relativement faibles. L'étude a également utilisé une analyse multifaisceaux : le télescope a formé plusieurs « faisceaux » dans le ciel, dont l'un était pointé directement vers K2-18b, et les autres pointés ailleurs. Si le signal provenait de la planète, il ne devrait apparaître que dans le faisceau dirigé vers K2-18b, alors que les interférences terrestres apparaissaient souvent dans plusieurs faisceaux en même temps.
Une autre méthode potentielle est le « filtrage de transit » : si le signal provient de la planète elle-même, il devrait disparaître temporairement pendant la phase où la planète éclipse l'étoile. Cependant, comme aucun « transit secondaire » de K2-18b ne s’est produit pendant cette fenêtre d’observation, cette vérification n’a pas été réellement activée.
Après avoir appliqué les multiples filtres décrits ci-dessus, l'équipe rapporte que bien que des millions de signaux potentiels aient été détectés tout au long de la fenêtre d'observation, aucun n'a dépassé tous les filtres et n'a finalement trouvé aucune « signature technique » radio artificielle à bande étroite pouvant être attribuée à K2-18b. Ce résultat peut être légèrement décevant pour ceux qui s’attendent à « entendre » des civilisations extraterrestres, mais pour la science, c’est exactement le processus nécessaire pour avancer.
En analysant minutieusement le système planétaire et en confirmant « aucune détection », l’équipe de recherche a pu fixer une « limite supérieure » à la puissance des émetteurs pouvant être présents dans le système. Le journal souligne que s’il y a une civilisation là-bas, sa puissance de transmission radio ne sera au moins pas significativement plus forte que celle d’installations terrestres comme le radar effondré d’Arecibo à Porto Rico. En d’autres termes, l’autre partie n’utilise pas un immense « phare » radio qui dépasse de loin ce niveau pour crier fort à l’univers.
Le résultat le plus important est que ce travail constitue une « preuve de concept » pour le système de filtration automatisé. Il est presque impossible de s’appuyer sur une inspection manuelle un par un des millions d’enregistrements de signaux générés lors des observations conjointes du VLA et du MeerKAT, et les algorithmes et les processus logiciels démontrés dans cette étude jettent les bases de futures recherches à grande échelle. Lorsque de plus grandes installations radio, telles que le Square Kilometer Array, seront utilisées, ces technologies aideront les chercheurs à filtrer efficacement les signaux potentiels des civilisations extraterrestres à partir du plus grand flot de données.
L'équipe de recherche a souligné que même si K2-18b est encore « silencieux » à l'heure actuelle, la capacité des humains à surveiller l'univers s'améliore constamment. Une fois que la vie intelligente, là-bas ou dans d’autres mondes, commencera à « parler », les humains seront pour la première fois plus capables de capter ces appels venant des profondeurs de l’univers. Les résultats pertinents ont été publiés sur la plateforme de prépublication arXiv sous la forme d'un article intitulé "Recherche de signatures techniques à bande étroite pour la planète candidate Hycean K2-18b à l'aide de VLA et MeerKAT".