Gracias a la potencia de proceso de millones de participantes de SETI@home, un increible número de señales interesantes se detectan cada dia. Por ejemplo, los usuarios de SETI@home detectaron 478,716 spikes (señales fuertes) en los datos recogidos en un periodo de 16 horas desde el Radio Telescopio de Arecibo el 13 de Noviembre del 2000. Este número de spikes es típico de cualquier periodo de 16 horas. Naturalmente, suponemos qie la mayoria de estos spikes se originan del ruido (natural en las radioondas) o de la Tierra (llamadas interferencias de las frecuencias de radio, o RFI), no provenientes de una civilización extraterrestre. ¿Pero como podemos saber la diferencia? En este informe les demostraremos algunas propiedades de los señales fuertes detectadas por el programa SETI@home y demostraremos algunos métodos para separar las señales creadas por ruido o por RFI de aquellas de origen interesante (posiblemente extraterrestre).

Empecemos acercandonos a los datos de spike mencionados anteriormente. Para aprender como se distribuyen estas señales, hemos dibujado cada spike en el tiempo y frecuencia en la que fue detectado. El dibujo 1 muestra los spikes detectados, con la frecuencia (en unidades de Mhz) a lo largo del eje horizontal (x) y el tiempo (en segundos desde el inicio del periodo de 16 horas) en el eje vertical (y). Este tipo de gráfico se conoce como "catarata", porque su apariencia normalmente se parece a una cascada de agua.

Tambien observe que la fuerza de la señal ( o "potencia") de cada spike está codificada por color:

• Negro: Sin spike
• Marron: Potencia entre 0 y 10
• Rojo: Potencia entre 10 y 100
• Naranja: Potencia entre 100 y 1000
• Amarillo: Potencia entre 1000 y 10,000
• Verde: Potencia entre 10,000 y 100,000
• Azul: Potencia superior a 100,000

Por eso, la señal más fuerte encontrada en los datos está en azul, mientras que las más debiles són marrones. Los spikes más fuertes són seguramente de origen terrestre, porque se necesitan enormes cantidades de energía para crearlos, y la fuerza de cualquier señal proveniente del espacio profundo llegará considerablemente disipada a la Tierra.

Se muestran tantas señales en el gráfico 1 que está demasiado abarrotado para ver cualquier patrón en los datos. De todas maneras, si seleccionamos una parte de los datos, como sólo los spikes detectados en una determinada longitud FFT de 16k, el gráfico estará menos poblado y los patrones empezarán a aparecer.

El gráfico 2 muestra sólo los spikes detectados en una longitud FFT de 16K (un total de 17,464 spikes).Observe las lineas verticales a 1419 y 1421 Mhz. Las señales detectadas en estas dos frecuencias no son extraterrestres; mas bienson "señales de test" (tambien llamadas "birdies") que inyectamos en el receptor del telescopio para asegurarnos que los instrumentos y el software funcionan perfectamente. Tambien observe que en una longitud FFT de 16K, principalmente detectamos señales con menos de 100.

La Distribución de Potencia de los Spikes

Observemos más de cerca la fuerza de la señal en los spikes. El gráfico 3 es un histograma que muestra el numero de spikes detectados a cada potencia. Observe que el eje vertical (y) tiene una escala logarítmica, donde cada marca de representa una cantidad 10 veces mayor que la marca anterior. Las escalas logarítmicas son utiles para mostrar datos con rangos muy variados, como en el caso de los spikes con unos rangos de potencia en cualquier punto de 0 a 100,000. Vea tambien que el límite superior del eje horizontal (x) es 1000. Hemos visto que los puntos azules del Gráfico 1 que la potencia de los spikes puede tener magnitudes superiores a 100,000. De hecho, no hay límite superior a la potencia que un spike puede tener; hay spikes en esta muestra con potencias superiores a 13 dígitos. Esta potencia es demasiado dificil de manejar incluso para una escala logarítmica — todos los spikes de baja potencia se apretarían en el lado izquierdo, haciendo muy dificil distinguir algún patrón. Como la mayoría de los spikes tienen menos de 200, restringimos el gráfico a potencias inferiores a 1,000 y así podemos ver la distribución de los spikes más claramente.

Como puede ver, el Gráfico 3 muestra un patrón interesante. Los picos de la izquierda del gráfico, los mas grandes tienen potencia de 44, 88 y 176, vienen de spikes detectados por analisis usando longitudes FFT de 32k, 64k y 128k, respectivamente. Conforme la longitud FFT aumenta, el umbral de potencia para la detecteccion de señales se coloca más alto; este umbral incrementado se compensa por el hecho de que los valores de potencia son amplificados por analisis de largas FFT. Asi, los analisis realizados en una longitud FFT de 128k no detectarán señales más debiles que 176, etc. Tamnien, los analisis que usan FFT más largas son mejores para detectar spikes de banda estrecha, y por eso ve picos altos en el gráfico donde cada analisis en una particular FFT "ataca". El monte de la derecha del gráfico, con una potencia de unos 700, es por las señales fuertes que inyectamos (las mismas señales de test visibles en el Gráfico 2). Estas señales de test producen un monte curvo en el Gráfico 3 en lugar de un pico afilado porque pueden variar segun su potencia relativa. (Su media es de 700, pero en un momento dado una señal individual puede ser más debil o más fuerte que 700) Si quitamos estos "birdies" de los datos, el monte desaparece, como se muestra en el Gráfico 4.

Examinemos un fragmento de la distribución de potencia, tomando sólo los spikes detectados con analisis que usan una longitud FFT de 128k, con las señales de test eliminadas. El gráfico 5 muestra la distribucion de la fuerza de estas señales. Como hemos mencionado antes, un analisis de SETI@home usando una longitud FFT de 128k mostraría sólo spikes cuya potencia sea mayor que 176. Observe el pequeño monte a la izquierda del gráfico, centrado a una potencia de cerca de 95. No tenemos explicación para estas señales todavía.

En el Gráfico 5 arriba, la mayoria de los spikes se detectan por encima del umbral de 176— contra más potencia menos señales se detectan. Esta caida exponencial sigue el mismo patrón que un tablero de Chi con dos grados de libertad, Interesantemente, la distribución de potencia que uno espera del puro ruido tambien sigue este patrón. Por eso, la gran mayoria de señales que siguen este patron se pueden atribuir a ruido. La mayor parte de las señales restantes que no siguen el patrón del ruido ( como el exceso de señales con potencias entre 225 y 500) son sobretodo (si no todas) debidas a interferencias de la frecuencia de radio, la cantidad de RFI es muy baja (aproximadamente el 1% de las señales detectadas), afortunadamente.

Por supuesto, las señales extraterrestres podrían estar immersas en el patrón del ruido en algún lugar del rango que atribuimos a RFI. Otros analisis determinaran que spikes (si hay alguno) ocurren consistentemente en lugares específicos del cielo. Una señal fuerte que ocurriera repetidamente en la dirección de una estrella particular, por ejemplo, seria candidata a tener origen extraterrestre. De esta manera esperamos discriminar señales causadas por civilizaciones extraterrestres de señales causadas por ruido, sucesos de la Tierra, satélites, o sucesos naturales astronómicos.

De los 478,716 spikes que hemos visto en este informe, aproximadamente el 3% son señales de prueba ("birdies") que inyectamos en los datos, y el 96% siguen un patron atribuible al ruido. Normalmente atribuimos el 1% final de señales a RFI y anomalías técnicas (El pequeño monte del Gráfico 5 puede ser una de esas anomalias). Estamos realizando más analisis sofisticados para determinar que señales llegan consistentemente de direcciones específicas del cielo— características que podrían indicar comunicación extraterrestre.