Đã giải mã được tín hiệu của 'người ngoài hành tình' từ nền văn minh ngoài Trái Đất

Năm 2022, một kính viễn vọng vô tuyến đã ghi nhận một vụ nổ năng lượng mạnh mẽ từ một thiên hà nằm cách hành tinh chúng ta khoảng 200 triệu năm ánh sáng. Dù sự kiện này chỉ diễn ra trong vài mili giây, nó vẫn có đủ năng lượng để thắp sáng cả thiên hà, khiến nhiều người nghi ngờ đây là dấu hiệu của một nền văn minh tiên tiến.

Nhóm nghiên cứu từ MIT hiện đã xác định được rằng 'chuỗi xung vô tuyến nhanh' (FRB) này thực chất xuất phát từ một khu vực nhỏ nằm rất gần một sao neutron đang quay – phần lõi cực kỳ dày đặc còn lại sau khi một ngôi sao chết đi.

Sao neutron với từ trường mạnh phát ra các xung vô tuyến nhanh (FRB) trong không gian sâu thẳm. Ảnh minh hoạ.

Theo các nhà khoa học, vụ nổ này có thể đến từ lớp từ trường mạnh bao quanh ngôi sao, được gọi là từ quyển. Dù đã có hàng nghìn FRB được ghi nhận, đây là lần đầu tiên giới thiên văn có thể xác định rõ nguồn gốc của một trong những tín hiệu bí ẩn đó.

Đồng tác giả, Giáo sư Kiyoshi Masui, nhận định: "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 hình thành khi một ngôi sao có khối lượng gấp từ 7 đến 19 lần Mặt Trời phát nổ trong một vụ siêu tân tinh dữ dội, để lại phần lõi vật chất siêu nén.

Mặc dù chỉ có đường kính vài dặm, những sao neutron này chứa lượng vật chất gấp đôi so với Mặt Trời. Lõi của chúng đặc đến mức một khối vật chất có kích thước bằng viên đường sẽ nặng tới một tỷ tấn trên Trái Đất – biến chúng thành những vật thể dày đặc nhất mà con người có thể quan sát trực tiếp.

Bao quanh những thiên thể đặc biệt này là những từ trường siêu mạnh, có thể lớn hơn từ trường Trái Đất hàng nghìn tỷ lần.

Kể từ khi FRB đầu tiên được phát hiện vào năm 2007, các nhà khoa học đã ghi nhận hàng nghìn vụ nổ ngắn nhưng mãnh liệt từ khắp nơi, từ thiên hà của chúng ta đến các thiên hà cách xa tới 8 tỷ năm ánh sáng. Dù chúng không chứa đủ năng lượng để gây nguy hiểm, nhưng vẫn đặt ra một bí ẩn lớn đối với giới nghiên cứu.

Một số giả thuyết cho rằng các tín hiệu này xuất phát từ từ trường mạnh của sao neutron xa xôi, song không phải tất cả các nhà thiên văn đều đồng ý với nhận định này. Tiến sĩ Kenzie Nimmo nhận xét: "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."

Một số mô hình khoa học cho rằng các vụ nổ này được hình thành trong từ quyển hỗn loạn, trong khi một số giả thuyết khác lại cho rằng chúng xuất phát từ sóng xung kích phát ra từ chính ngôi sao.

Trong nghiên cứu đăng trên tạp chí Nature, các chuyên gia tập trung vào tín hiệu vô tuyến do Thí nghiệm lập bản đồ cường độ hydro của Canada (CHIME) ghi nhận vào năm 2022.

Với sự hỗ trợ của bốn máy thu vô tuyến khổng lồ có hình dạng giống nửa ống, các nhà khoa học đã ghi lại xung sóng kéo dài hai mili giây, được đặt tên là FRB 20221022A. Từ ánh sáng phân cực cao của FRB, họ xác định rằng nguồn phát rất có thể đang quay – đặc điểm thường thấy ở sao xung, một dạng sao neutron quay nhanh. Để làm rõ hơn nguồn gốc của FRB 20221022A, Tiến sĩ Nimmo và các cộng sự đã tập trung vào một yếu tố gọi là 'sự nhấp nháy'.

Nếu bạn quan sát một ngôi sao trên bầu trời đêm từ Trái Đất, bạn sẽ thấy nó nhấp nháy do ánh sáng bị biến đổi khi đi qua khí quyển. Hiện tượng này không chỉ ảnh hưởng đến mắt thường mà còn tác động đến các nguồn sáng nhỏ khi chúng bị nhiễu loạn bởi lớp khí bao quanh thiên hà. Những nguồn sáng càng nhỏ và càng xa thì càng nhấp nháy, đó là lý do tại sao các hành tinh như Sao Mộc hay Sao Hỏa không có hiện tượng này.

Nếu FRB đến từ sóng xung kích cách sao neutron hàng chục triệu km, khu vực phát xạ sẽ đủ lớn để không có hiện tượng lấp lánh. Tuy nhiên, khi Tiến sĩ Nimmo và các đồng nghiệp phân tích dữ liệu từ FRB 20221022A, họ phát hiện rằng tia chớp này lấp lánh như một ngôi sao.

Tiến sĩ Nimmo giải thích: "Điều này có nghĩa là FRB có thể nằm cách nguồn phát sóng hàng trăm nghìn km." Nhờ xác định được đám khí mà sóng vô tuyến đi qua, các nhà khoa học có thể phóng to nguồn gốc của nó với mức độ chính xác chưa từng có.

Mặc dù tín hiệu FRB xuất phát từ một thiên hà xa hơn thiên hà láng giềng gần nhất của chúng ta hơn mười lần, nhóm nghiên cứu nhận thấy khu vực phát ra tín hiệu chỉ rộng 10.000 km (6.200 dặm). Để dễ hình dung, khoảng cách này tương đương quãng đường từ Edinburgh đến 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 có thể đo được chiều rộng của một chuỗi xoắn DNA, chỉ khoảng 2 nanomet, trên bề mặt Mặt Trăng."