"Är vi ensamma i universum?" Frågan har fascinerat, retade och till och med förvirrade människor så länge vi kan minnas.

Än så länge, Det verkar som om intelligent utomjordiskt liv - åtminstone som passar vår snäva definition av det - inte finns någonstans. Teorier och antaganden finns i överflöd om varför vi varken har fått kontakt med eller sett bevis på avancerade utomjordiska civilisationer trots decennier långa ansträngningar att göra vår närvaro känd och att kommunicera med dem.

Under tiden, en stadig ström av upptäckter visar närvaron av jordanaloger – planeter som, som vår egen, finns på "Goldilocks zone" avstånd från sina egna respektive stjärnor, där förhållanden är "lagom" för att flytande vatten (och därmed liv) ska existera. Kanske ännu mer häpnadsväckande är tanken att det finns, i genomsnitt, lika många planeter som det finns stjärnor.

"Det är, Jag tror, en av förra seklets fantastiska upptäckter - att planeter är vanliga, sa Philip Lubin, en experimentell kosmolog och professor i fysik vid UC Santa Barbara. Givet att, och antagandet att planeter ger förutsättningar för liv, frågan för Lubins grupp har blivit:Letar vi tillräckligt hårt efter dessa utomjordingar?

Det är drivkraften bakom Trillion Planet Survey, ett projekt av Lubins studentforskare. Det ambitiösa experimentet, drivs nästan helt av studenter, använder en svit av teleskop nära och fjärran riktade mot den närliggande galaxen Andromeda såväl som andra galaxer inklusive vår egen, en "pipeline" av mjukvara för att bearbeta bilder och lite spelteori.

"Först och främst, vi antar att det finns en civilisation där ute av liknande eller högre klass än vår som försöker sända sin närvaro med hjälp av en optisk stråle, kanske av den typ av "riktad energi" som för närvarande utvecklas här på jorden, " sa ledande forskare Andrew Stewart, som är student vid Emory University och medlem i Lubins grupp. "Andra, vi antar att transmissionsvåglängden för denna stråle är en som vi kan detektera. Slutligen, vi antar att denna fyr har varit påslagen tillräckligt länge för att ljuset ska kunna upptäckas av oss. Om dessa krav är uppfyllda och den utomjordiska intelligensens strålkraft och diameter överensstämmer med en civilisationsklass av jordtyp, vårt system kommer att upptäcka denna signal."

Från radiovågor till ljusvågor

Under det senaste halvseklet, den dominerande sändningen från jorden har tagit formen av radio, TV- och radarsignaler, och sökare av främmande liv, såsom forskarna vid Search for Extraterrestrial Intelligence (SETI) Institute, har använt kraftfulla radioteleskop för att leta efter dessa signaler från andra civilisationer. Nyligen har dock och tack vare fotonteknikens exponentiellt accelererande framsteg, optiska och infraröda våglängder erbjuder möjligheter att söka via optiska signaler som möjliggör detektering av mycket längre räckvidd för jämförbara system.

I en tidning publicerad 2016 kallad "The Search for Directed Intelligence" eller SDI, Lubin beskrev den grundläggande upptäckten och spelteorin för ett "blind-blind" system där varken vi, inte heller den utomjordiska civilisationen är medvetna om varandra men vill hitta varandra. Den uppsatsen var baserad på tillämpningen av fotonik utvecklad vid UC Santa Barbara i Lubins grupp för framdrivning av små rymdfarkoster genom rymden med relativistiska hastigheter (dvs en betydande del av ljusets hastighet) för att möjliggöra de första interstellära uppdragen. Det pågående projektet finansieras av NASA:s Starlight och miljardären Yuri Milners genombrott Starshot-program, som båda använder den teknik som utvecklats vid UCSB. Tidningen 2016 visar att den teknik vi utvecklar idag skulle vara det starkaste ljuset i universum och därmed kunna ses över hela universum.

Självklart, inte alla är bekväma med att annonsera vår närvaro till andra, potentiellt avancerade, utomjordiska civilisationer.

"Vi sänder vår närvaro till universum, tro det eller ej, visar sig vara ett mycket kontroversiellt ämne, " 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. Följaktligen, 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, han förklarade. That one photograph will then be compared to a more pristine image in which there are no known transient signals—interfering signals from, säga, 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, säga, 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, enligt forskarna, 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. Teoretiskt sett, 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, Jag tror, 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.