(en français : « Recherche d'intelligence extraterrestre »), généralement désigné par son acronyme SETI, est une expression utilisée pour désigner les divers projets scientifiques dont l'objectif est de détecter la présence de civilisations extraterrestres avancées présentes dans d'autres systèmes solaires. Elle est employée essentiellement pour désigner les projets américains.

Ces projets reposent sur plusieurs hypothèses : existence d'autres civilisations avancées dans notre galaxie à une distance compatible avec les techniques d'observation utilisées, émission par ces civilisations de signaux électromagnétiques suffisamment puissants pour être détectés correspondant éventuellement à des tentatives de prise de contact, émissions dans des bandes spectrales non perturbées par le milieu galactique et pouvant traverser l'atmosphère terrestre.

Le premier projet est lancé en 1960 au début de l'ère spatiale à l'initiative de l'astronome Frank Drake. Celui-ci observe les émissions radio en provenance de deux étoiles proches dans une partie du spectre électromagnétique peu perturbée par le bruit de fond galactique en utilisant le radiotélescope de Green Bank. Les développements de la radioastronomie et des ordinateurs permettent au cours des décennies suivantes d'élargir les recherches à l'ensemble du ciel et du spectre électromagnétique correspondant au point d'eau. En 2006 les observations qui s'étaient jusque-là cantonnées au domaine radio sont élargies au domaine optique avec la mise en fonction d'un télescope dédié géré par l'université Harvard. Des fonds essentiellement privés permettent de créer en 2007 l'Allen Telescope Array, un radiotélescope interféromètre utilisant implantées en Californie. Certains projets utilisent une partie des heures d'observation d'installations existantes (projet Phoenix) tandis que d'autres analysent les données recueillies dans le cadre de recherches astronomiques classiques (SERENDIP, SETI@home). Depuis le début des observations plusieurs signaux non expliqués (comme le Signal Wow!) ont été observés mais aucun n'a pu être identifié comme provenant d'une civilisation extraterrestre.

Le financement de ces recherches est aléatoire malgré l'appui de quelques personnalités comme Carl Sagan et d'une partie de la communauté scientifique. Il est assuré en partie par des universités, en partie par des fondations privées. L'Institut SETI, créé en 1984 par la NASA pour gérer ses projets SETI qui n'aboutiront finalement pas du fait d'un blocage du Sénat, centralise depuis une grande partie des efforts de recherche. Le centre de recherche SETI de l'université Berkeley en Californie joue également un rôle important par ses contributions aux projets SERENDIP et SETI@home. En 2015, le milliardaire russe Iouri Milner devient à son tour un acteur majeur en injectant US$ sur dans son projet Breakthrough Listen dont l'objectif est d'effectuer des campagnes d'observation systématiques en utilisant les observatoires de Green Bank et Parkes avec l'assistance technique des spécialistes de Berkeley.

Contexte

Contexte historique Dès l'Antiquité, certains philosophes grecs supposent l'existence de civilisations peuplant des planètes extraterrestres. Les progrès de l'astronomie donnent du poids aux partisans du principe de médiocrité selon lesquels la Terre et l'évolution des espèces ayant conduit à l'apparition de l'homme, constituent des caractéristiques banales dans l'Univers qui sont donc sans doute partagées avec d'autres planètes de notre Galaxie. Le nombre de civilisations présentes dans la Galaxie est difficile à établir, car de nombreux facteurs nous échappent. Toutefois, le paradoxe de Fermi met en évidence que jusque-là aucune civilisation extraterrestre ne nous a contactés alors que l'ancienneté de notre Galaxie (10 milliards d'années) aurait dû permettre à certaines d'entre elles d'accéder au voyage interstellaire et de laisser des traces dans notre Système solaire.

Les progrès de la radioastronomie, le début de l'ère spatiale et l'exploration de notre Système solaire incitent des astronomes à tenter de percer cette énigme en analysant de manière systématique les signaux radio susceptibles de constituer les signatures de civilisations extraterrestres. Le programme SETI émerge au début des années 1960 aux États-Unis qui se situe à l'époque à la pointe de l'exploration spatiale et dispose des plus gros budgets consacrés à la recherche astronomique.

Méthodes de communication Les promoteurs du programme SETI partent de l'hypothèse que certaines des civilisations extraterrestres utilisent des systèmes de télécommunications similaires aux nôtres. Ces civilisations peuvent émettre de manière non intentionnelle comme la Terre le fait depuis les débuts de la radio ou au contraire tentent de prendre contact en envoyant des messages vers les étoiles susceptibles d'héberger d'autres espèces intelligentes. Ces émissions ciblées peuvent avoir été déclenchées par les changements provoqués par l'humanité et perceptibles depuis l'espace lointain : par exemple l'exploitation intensive de mines d'argent par les Romains il y a plus de qui a modifié la composition de l'atmosphère en provoquant une pollution au plomb, ou les émissions radio et télé qui ont débuté il y a un peu plus d'un siècle. Si ces événements ont été perçus par d'autres espèces, une tentative de prise de contact a pu nous parvenir depuis une étoile située à une distance maximale de 1 000 années-lumière (temps d'un aller-retour dans le premier cas) ou à environ 50 années-lumière pour le second indice.

Si la communication est intentionnelle, les civilisations extraterrestres ont émis sur une bande étroite pour limiter la puissance du signal qui doit être élevée pour qu'il soit reçu à grande distance. Le récepteur sur Terre devra donc explorer un grand nombre de canaux étroits pour identifier le message. Les sources d'interférence électromagnétique d'origine galactique (bruit de fond galactique) déforment ou atténuent les émissions. Les programmes SETI se sont donc concentrés sur l'écoute des longueurs d'onde peu affectées par ces phénomènes.

Probabilité de détection vignette|Un signal est d'autant plus facile à détecter qu'il est puissant et que sa source est proche. Par exemple l'émission d'un radiotélescope extraterrestre analogue à Arecibo (puissance 10 watts) peut être détecté par un récepteur d'une sensibilité de 10 watts/m² à 32 années-lumière et de 10 watts/m² à .

Les campagnes d'observation effectuées dans le cadre des projets SETI récents explorent une partie du ciel sur une période de plusieurs mois. L'observation de chaque portion de ciel ne dure que quelques secondes à quelques minutes, porte une portion réduite du spectre électromagnétique susceptible d'être utilisé et la sensibilité de l'instrument limite la distance des sources de signaux observables. La détection d'un signal émis par une civilisation extraterrestre nécessite que l'observation remplisse plusieurs facteurs :

Il faut que l'instrument utilisé pointe précisément vers la portion du ciel occupée par la source de l'émission définie par l'azimut et l'élévation. La probabilité pour que cette observation soit effectuée est liée au nombre de civilisations extraterrestres observables dans notre Galaxie. Ce chiffre découle des valeurs attribuées aux facteurs de l'équation de Drake qui modélise la probabilité d'existence de civilisations extraterrestres. Deux de ces facteurs font l'objet d'évaluations très controversées : la probabilité pour que la vie qui se développe aboutisse à une civilisation intelligente (des valeurs comprises entre 1 et 10 sont citées) et la durée de vie moyenne d'une civilisation avancée que les plus pessimistes évaluent à quelques centaines d'années tandis que d'autres avancent le chiffre de plusieurs centaines de millions d'années. En fonction des valeurs attribuées à ces facteurs, le nombre de civilisations contemporaines (en tenant compte du décalage temporel découlant du temps de transit du signal) est compris entre 0 et plusieurs millions. Toutefois l'âge de la Galaxie (et donc la préexistence de civilisations anciennes) et l'absence de manifestations matérielles du passage d'autres civilisations dans notre Système solaire incitent à une évaluation basse de ce chiffre. Le site de l'Institut SETI quant à lui base ses réflexions en évaluant de manière arbitraire le nombre de civilisations contemporaines à .

La sensibilité de l'instrument doit permettre de détecter le signal malgré l'éloignement de la source. Les instruments actuels effectuent leurs observations sur des sources éloignées au maximum de à années-lumière alors que notre Galaxie a un diamètre de -lumière. Le projet le plus récent Breakthrough Listen n'est capable d'observer qu'un million d'étoiles alors que la Galaxie en compte 200 à 400 milliards.

L'observation doit se faire dans la fréquence du signal émis. Dans le domaine radio les observations sont effectuées entre les fréquences et dont le signal est peu perturbé par le bruit de fond galactique. Dans le domaine optique les observations sont effectuées en lumière visible et en proche infrarouge.

L'observation doit coïncider avec l'arrivée du signal en supposant que celui-ci n'est pas émis en continu.

+Comparaison des capacités de détection de 3 radiotélescopes (avec densité de flux en unité jansky : 1 Jy = 10-26 W/m2/Hz) Observatoire de Parkes (Australie) (à 49,38 10-26 W/m2/Hz)Observatoire d'Arecibo (Porto Rico - États-Unis) (à 3,09 10-26 W/m2/Hz)FAST (Chine) (à 1,28 10-26 W/m2/Hz) Puissance d'un émetteur extraterrestre (omnidirectionnel) = 1 GW 1 million MW = 1 TW = 1 GW 1 million MW = 1 TW = 1 GW 1 million MW = 1 TW Distance de détection (années-lumière) 4,5 A.L. 142 A.L. 18 A.L. 569 A.L. 28 A.L. 885 A.L. Nombre d'étoiles dans le périmètre de détection 1 12 1 million

Histoire Article de 1959 de Cocconi et Morrison vignette|Opacité électromagnétique de l'atmosphère. La fenêtre micro-onde dans laquelle se situe le point d'eau est représentée par le radiotélescope à droite, entre 1 et . vignette|Schéma illustrant la fenêtre permettant l'observation des micro-ondes par un radiotélescope terrestre.

La recherche active de signaux traduisant la présence de la vie intelligente dans l'Univers débute en 1959 (début de l'ère spatiale) avec la publication dans la revue scientifique Nature d'un article intitulé Searching for Interstellar Communications (à la recherche de communications interstellaires). Les auteurs, Giuseppe Cocconi et Philip Morrison, deux scientifiques de l'université Cornell, émettent l'hypothèse que, si des êtres intelligents existent dans l'Univers, ils tenteront de prendre contact avec les civilisations d'autres systèmes solaires. Les auteurs explorent les méthodes que pourraient utiliser ces civilisations extraterrestres pour établir cette communication, c'est-à-dire concrètement quelle forme prendraient les signaux envoyés. Le spectre électromagnétique est très large et il est difficile avec les instruments de l'époque de se mettre à l'écoute de l'ensemble de ce spectre. Pour restreindre les recherches, ils émettent plusieurs hypothèses :

Certaines longueurs d'onde sont arrêtées par l'atmosphère : c'est le cas d'une partie du spectre infrarouge, micro-ondes et radio, de la presque totalité du spectre ultraviolet, de la totalité du spectre X et gamma. Une civilisation extraterrestre serait consciente de cette contrainte et communiquerait dans des longueurs d'onde pouvant franchir la barrière de l'atmosphère

La dépense en énergie pour émettre dans les signaux à haute fréquence est plus élevée, ce qui contribue à les écarter. En prenant en compte le point précédent, Cocconi et Morrison en déduisent que l'écoute d'un signal extraterrestre doit se concentrer dans les bandes de fréquence radio et micro-ondes entre 1 MHz et MHz.