Jugar con civilizaciones extraterrestres inteligentes para encontrarlas

• Título original: Mutual Detectability: A Targeted SETI Strategy That Avoids the SETI Paradox
• Autor: Eamonn Kerins
• Institución del autor: University of Manchester.
• Estado del artículo: publicado en Astronomical Journal, acceso abierto.

En este astrobito explicamos una nueva estrategia que se ha publicado en Astronomical Journal en la que se utiliza la Teoría de Juegos para mejorar las posibilidades de observar señales de radio emitidas por vida inteligente extraterrestre.

¿Estamos solos en el universo? Es una de las preguntas más inquietantes que se ha hecho la humanidad, siendo impresionante cualquiera de las dos respuestas posibles. Para intentar responderla llevamos décadas buscando señales de origen inteligente que provengan de fuera de nuestro planeta, sin éxito hasta el momento de escribir este artículo. Buscamos el tipo de señales que creemos que son las más eficientes y sencillas para comunicarse en el espacio: las ondas de radio.

Nuestra habilidad para la Búsqueda de Vida Inteligente Extraterrestre (SETI en adelante, por sus siglas en inglés) está mejorando a medida que tenemos detectores e instrumentos más precisos. La SETI se puede hacer de dos formas: (i) observando gran parte del cielo, con el inconveniente de poder escanear muy pocas frecuencias, o (ii) observando específicamente un punto o pequeña región del cielo, pero escaneando muchísimas frecuencias con detalle. En el segundo caso, además, tenemos que elegir a qué punto exacto queremos apuntar para ‘escuchar’ si recibimos señales. Es en este caso en el que utilizaremos la Teoría de Juegos para que nos ayude. Pero antes que nada:

¿Qué es la teoría de juegos y cómo puede ayudarnos a encontrar extraterrestres?

La Teoría de Juegos es un área de las matemáticas que estudia y analiza qué resultados se pueden dar en ciertas situaciones de interacción entre participantes, llamadas ‘juegos’, con unos ciertos incentivos y normas. Algunos pueden ser juegos simétricos (como el dilema del prisionero), otros pueden confrontar a las dos partes o ser cooperativos. Este sería un ejemplo de juego:

Imaginemos que participan dos personas que se encuentran en salas separadas y que no se conocen de nada. Cada una tiene delante un panel con 4 cuadrados como el de la Figura 1. Ambas saben que la otra persona tiene un panel idéntico al suyo. El juego consiste en que cada una tiene que elegir uno de los 4 cuadrados de su panel, pero no se pueden comunicar con la otra persona. Si ambas eligen el mismo cuadrado, reciben un premio, pero si eligen cuadrados distintos ninguna recibe nada. Suponiendo que ambas desean obtener el premio, ¿qué cuadrado elegiría cada una?

Seguramente todo el mundo habrá pensado que el rojo será el cuadrado elegido de forma más frecuente; y estarán en lo correcto. Aún sin haberse visto nunca ni saber nada una de otra, probablemente las dos personas participantes elegirían el mismo cuadrado. Esto es debido a la información común que comparten y que saben que la otra participante tiene (en este ejemplo: que sólo hay un cuadrado rojo), lo que llamaremos Denominador de Información Común (CDI, por sus siglas en inglés).

El autor del artículo estudia cómo utilizar la Teoría de Juegos para mejorar el potencial de éxito de la SETI, donde nuestra especie y una supuesta especie extraterrestre inteligente serían las dos participantes del juego. Partimos del supuesto de que ambas especies realizan SETI de forma activa.

La información común

¿Cuál sería la información común (CDI) que tenemos ambas especies? Se podrían seleccionar muchos parámetros de muchos tipos, pero para mejorar la posibilidad de éxito lo mejor es simplificar lo máximo posible. Así que el autor ha escogido el método del tránsito, el cuál sirve para la detección de exoplanetas. Este método consiste en observar la luz de una estrella y detectar la bajada de luminosidad en la misma cuando un planeta que la orbita pasa (o ‘transita’) por delante de su estrella. Para ello el eje perpendicular del plano orbital del planeta tiene que estar inclinado aproximadamente 90 grados respecto a quién observa.

En el artículo se define la Detectabilidad Mutua, en la que ambas especies son capaces de detectarse una a la otra por tránsito. En nuestro caso las estrellas desde las cuales se podría detectar la Tierra por tránsito se encuentran en la zona del cielo que coincide con el plano de la órbita terrestre. En la Figura 2 se puede observar dicha zona, llamada Zona de Tránsito de la Tierra (ETZ, por sus siglas en inglés). De todas esas, dentro de la ETZ, habrá muchas que tengan su eje del plano orbital a unos 90 grados respecto a la Tierra y, por tanto, cuyos planetas también podremos detectar por el mismo método. Tenemos detectabilidad mutua con ellas. ¡Ya casi está!

El único obstáculo que queda sería la llamada “paradoja SETI”: si todas las especies inteligentes en la galaxia están ‘escuchando’ pero ninguna está transmitiendo, entonces el SETI es inútil. Pero, ¿sobre cuál recaería la ‘responsabilidad’ de transmitir? Si ambas siguen los mismos criterios de la Teoría de Juegos y de simplicidad, lo más lógico es utilizar la CDI para determinarlo, de forma que la que tenga mejor CDI, tendrá la carga de transmitir. Puesto que la CDI es la detección por tránsito, se define un parámetro llamado escala de tránsito (S) para determinar cuál de las dos especies tiene mejor “detectabilidad”.

S determina cuánta luminosidad le roba el planeta a su estrella al pasar delante de ella, por lo que dependerá de: la luminosidad de la estrella y su diámetro, el radio del planeta, su período y el tiempo que dura el tránsito. Todos son parámetros que podemos conocer de un exoplaneta detectado por tránsito y que también conocemos de la Tierra. Así, podemos buscar planetas detectados por tránsito que tengan una S menor que la nuestra y que, por tanto, tienen la responsabilidad de transmitir. Esos serían objetivos ideales para las búsquedas SETI focalizadas en un punto.

El autor ha utilizado la base de datos actual de exoplanetas y ha seleccionado aquellos que tienen un radio similar al de la tierra y que están en la zona habitable de su estrella para calcular su S y compararla con la nuestra. Dicha comparativa se muestra en la Figura 3. Los planetas con una S menor que la nuestra son los que se sitúan por debajo de la línea discontinua. De todos los planetas del gráfico sólo el rodeado por el círculo rojo está en la ETZ, es decir, sería el único para el que la Tierra sería detectable por tránsito. Al estar encima de la línea discontinua, la Teoría de Juegos indica que cae sobre nuestra parte la responsabilidad de transmitir.

En próximos años daremos un salto importante en cuanto a exploración y descubrimiento de exoplanetas. Muchos estudios como TESS (cuya misión extendida es explorar la ETZ) aumentarán el número de exoplanetas conocidos dentro de la ETZ, poblando aún más el gráfico de la Figura 3 y ofreciéndonos objetivos con S menor que la nuestra y que serían perfectos para la SETI, dándonos más probabilidades de escuchar a alguien que esté transmitiendo.