Cuối cùng bí ẩn về tín hiệu ‘người ngoài hành tinh’ nhận được từ nền văn minh ngoài Trái Đất đã được giải mã

Vào năm 2022, một kính viễn vọng vô tuyến đã phát hiện ra một vụ nổ năng lượng đến từ một thiên hà cách Trái Đất khoảng 200 triệu năm ánh sáng. Mặc dù vụ nổ chỉ kéo dài vài mili giây, nhưng nó chứa đủ năng lượng để làm sáng cả thiên hà và thời điểm đó nó được cho là tín hiệu từ một nền văn minh tiên tiến ngoài hành tinh.

Hiện nay, các nhà khoa học từ MIT đã phát hiện ra rằng 'chuỗi xung vô tuyến nhanh' (FRB) này có nguồn gốc từ một khu vực nhỏ cực kỳ gần một ngôi sao neutron đang quay, phần còn lại cực kỳ dày đặc của một mặt trời đã chết.

Các nhà nghiên cứu cho rằng vụ nổ này có thể xuất phát từ lớp từ trường mạnh bao quanh ngôi sao được gọi là từ quyển. Mặc dù hàng ngàn FRB đã được phát hiện, đây là lần đầu tiên các nhà thiên văn học có thể xác định được nguồn gốc của một trong những tín hiệu bí ẩn này.

Các nhà khoa học đã tiết lộ nguồn gốc của một tín hiệu 'bùng nổ vô tuyến nhanh' bí ẩn (hình minh họa) đến từ không gian vào năm 2022. Mặc dù tín hiệu chỉ kéo dài hai mili giây nhưng nó đã làm lu mờ một số thiên hà trong thời gian ngắn

Đồng tác giả Giáo sư Kiyoshi Masui cho biết: 'Xung quanh những ngôi sao neutron có từ tính cao này, còn được gọi là sao từ, các nguyên tử không thể tồn tại chúng sẽ bị xé toạc bởi các từ trường. Điều thú vị ở đây là chúng tôi phát hiện ra rằng năng lượng được lưu trữ trong các từ trường đó, gần nguồn, đang xoắn và cấu hình lại sao cho có thể giải phóng dưới dạng sóng vô tuyến mà chúng ta có thể nhìn thấy ở nửa bên kia vũ trụ.'

Sao neutron được hình thành khi một ngôi sao có kích thước gấp khoảng 7 đến 19 lần mặt trời của chúng ta phát nổ trong một siêu tân tinh dữ dội, để lại lõi vật chất nén chặt.

Mặc dù chỉ rộng vài dặm, những ngôi sao ngoài hành tinh này chứa lượng vật chất gấp đôi so với mặt trời. Các lõi sao này dày đặc đến mức một khối vật chất sao neutron có kích thước bằng một viên đường sẽ nặng một tỷ tấn trên Trái Đất - khiến chúng trở thành những vật thể dày đặc nhất mà chúng ta có thể quan sát trực tiếp.

Bao quanh những thế giới kỳ lạ này là những từ trường mạnh có thể mạnh hơn hàng nghìn tỷ lần so với từ trường bao quanh Trái Đất.

Kể từ khi FRB đầu tiên được phát hiện vào năm 2007, các nhà nghiên cứu đã phát hiện hàng nghìn vụ bùng phát ngắn nhưng dữ dội như thế này ở khắp mọi nơi, từ thiên hà của chúng ta cho đến cách xa 8 tỷ năm ánh sáng. Mặc dù những vụ nổ này không chứa đủ năng lượng để gây nguy hiểm, nhưng chúng vẫn khiến các nhà khoa học phải đối mặt với một bí ẩn khó hiểu.

Một số nhà khoa học cho rằng chúng có thể được tạo ra bởi các từ trường mạnh bao quanh các sao neutron xa xôi - nhưng không phải tất cả các nhà thiên văn học đều đồng ý. Tiến sĩ Kenzie Nimmo, nhà nghiên cứu chính, cho biết: 'Trong môi trường của các sao neutron, từ trường thực sự ở giới hạn mà vũ trụ có thể tạo ra.

'Đã có rất nhiều cuộc tranh luận về việc liệu bức xạ vô tuyến sáng này có thể thoát ra khỏi trạng thái plasma cực độ đó hay không.'

Các nhà nghiên cứu tin rằng tín hiệu mạnh mẽ này bắt nguồn từ bên trong từ trường bao quanh một sao neutron, phần còn lại cực kỳ dày đặc của một ngôi sao đã chết. Khi vụ nổ này đi qua các khí trong một thiên hà khác, nó tách thành nhiều đường (minh họa) khiến tín hiệu nhấp nháy về độ sáng

Một số mô hình cho rằng các vụ nổ năng lượng được hình thành trong từ quyển hỗn loạn trong khi những mô hình khác lại cho rằng chúng có nguồn gốc từ xa hơn nhiều như một phần của sóng xung kích đến từ chính ngôi sao.

Trong nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature, các nhà nghiên cứu tập trung vào xung vô tuyến được Thí nghiệm lập bản đồ cường độ hydro của Canada (CHIME) phát hiện vào năm 2022.

Sử dụng bốn máy thu vô tuyến lớn có hình dạng giống nửa ống, các nhà khoa học đã phát hiện ra xung sóng dài hai mili giây được đặt tên là FRB 20221022A. Dựa trên ánh sáng phân cực cao mà FRB tạo ra, các nhà nghiên cứu đã tìm ra rằng nguồn của nó rất có thể đang quay - điều đã được thấy ở các sao neutron quay nhanh gọi là sao xung. Nhưng để tìm ra chính xác nguồn gốc của FRB 20221022A, Tiến sĩ Nimmo và các đồng tác giả đã xem xét một đặc tính gọi là 'sự nhấp nháy'.

Nếu bạn nhìn thấy một ngôi sao trên bầu trời đêm từ Trái Đất, nó sẽ dường như nhấp nháy hoặc 'lấp lánh' vì ánh sáng từ ngôi sao bị lọc qua các chất khí trong khí quyển. Tuy nhiên, hiệu ứng này không chỉ ảnh hưởng đến người ngắm sao vì ánh sáng từ bất kỳ nguồn sáng nhỏ nào cũng sẽ bị bẻ cong khi đi qua vật cản như các loại khí bao quanh thiên hà. Nguồn sáng càng nhỏ và càng xa thì càng lấp lánh, đó là lý do tại sao các hành tinh như Sao Mộc và Sao Hỏa không nhấp nháy khi bạn nhìn thấy.

Nếu FRB bắt nguồn từ sóng xung kích cách sao neutron hàng chục triệu km thì khu vực xuất phát sẽ lớn đến mức các nhà nghiên cứu không mong đợi nhìn thấy bất kỳ sự lấp lánh nào. Nhưng khi Tiến sĩ Nimmo và các đồng nghiệp phân tích năng lượng từ FRB 20221022A, họ thấy rằng tia chớp bí ẩn này lấp lánh như một ngôi sao trên bầu trời.

Các nhà nghiên cứu cho rằng vụ nổ này có thể xuất phát từ các từ trường trong phạm vi hàng trăm nghìn km của một ngôi sao neutron. Đây là bằng chứng đầu tiên cho thấy từ quyển của một ngôi sao neutron (minh họa) có khả năng phát ra một vụ nổ vô tuyến nhanh.

Tiến sĩ Nimmo cho biết: 'Điều này có nghĩa là FRB có thể nằm cách nguồn phát sóng hàng trăm nghìn km.' Bằng cách xác định đám mây khí mà tia chớp đã đi qua, các nhà nghiên cứu có thể phóng to nguồn gốc của nó với độ chính xác chưa từng có.

Mặc dù FRB xuất hiện từ một thiên hà cách thiên hà lân cận gần nhất của chúng ta hơn mười lần, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng nguồn gốc của nó chỉ rộng 10.000km (6.200 dặm). Để so sánh, khoảng cách này tương đương với khoảng cách từ Edinburgh tới Cape Town, Nam Phi.

Giáo sư Masui cho biết: 'Việc phóng to một vùng rộng 10.000 km, từ khoảng cách 200 triệu năm ánh sáng, cũng giống như việc có thể đo được chiều rộng của một chuỗi xoắn DNA, rộng khoảng 2 nanomet, trên bề mặt của mặt trăng.'