Tìm kiếm tín hiệu của người ngoài hành tinh ở tần số chưa từng được nghiên cứu trước đây, kết quả gây bất ngờ

Liệu có sự sống ngoài Trái Đất? Đây là một trong những câu hỏi khó trả lời nhất trong khoa học.

Viện Tìm kiếm trí tuệ ngoài Trái đất (SETI) là một trong số những tổ chức chuyên tìm kiếm sự sống ngoài Trái đất bằng cách tìm kiếm các tín hiệu bất thường, được gọi là Technosignatures (kĩ thuật tín hiệu). Việc xác định “kĩ thuật tín hiệu” sẽ không chỉ biểu thị sự tồn tại của sự sống mà còn đặc biệt chỉ ra sự hiện diện của sự sống thông minh sử dụng công nghệ tiên tiến. Điều đó cho thấy, 60 năm tìm kiếm cho đến nay vẫn chưa có kết quả. Nhưng giờ đây, các nhà khoa học đã bắt đầu điều tra một dải tần số chưa được khám phá trước đây.

SETI đưa ra giả định rằng các nền văn minh ngoài Trái đất có thể dựa vào công nghệ theo cách tương tự như con người trên Trái đất, chẳng hạn như sử dụng điện thoại di động, vệ tinh hoặc radar.

Vì một phần đáng kể của công nghệ như vậy tạo ra các tín hiệu có thể phát hiện rõ ràng ở tần số vô tuyến nên việc tập trung vào các bước sóng này đóng vai trò là điểm khởi đầu hợp lý trong hành trình tìm kiếm trí thông minh ngoài trái đất tiềm năng.

Các khảo sát về “kĩ thuật tín hiệu” trước đây chỉ bao gồm dải tần số vô tuyến trên 600 MHz, khiến các tần số thấp hơn hầu như chưa được khám phá. Đó là các dịch vụ liên lạc hàng ngày như kiểm soát không lưu, phát sóng khẩn cấp hàng hải và đài phát thanh FM đều phát ra loại bức xạ tần số thấp này trên Trái đất.

Lý do nó chưa được khám phá là vì kính thiên văn hoạt động ở những tần số này còn khá mới. Và sóng vô tuyến tần số thấp hơn có ít năng lượng hơn, nghĩa là chúng khó phát hiện hơn. Đây là lần đầu tiên các nhà khoa học mạo hiểm để nghiên cứu các tần số này.

Mảng tần số thấp (Lofar) là kính viễn vọng tần số thấp nhạy nhất thế giới, hoạt động từ 10-250 MHz . Nó bao gồm 52 kính viễn vọng vô tuyến và nhiều kính thiên văn khác đang được triển khai, trải rộng khắp Châu Âu. Những kính thiên văn này có thể đạt độ phân giải cao khi sử dụng đồng thời.

Tuy nhiên, cuộc khảo sát của các nhà khoa học mới đây chỉ sử dụng hai trong số các trạm này: một trạm nằm ở Birr, Ireland và trạm kia ở Onsala, Thụy Điển. Chúng tôi đã khảo sát 44 hành tinh quay quanh các ngôi sao khác ngoài mặt trời của chúng ta đã được xác định bởi Vệ tinh khảo sát ngoại hành tinh chuyển tiếp của NASA. Trong suốt hai mùa hè, chúng tôi đã quét các hành tinh này ở tần số 110 đến 190 MHz bằng hai kính thiên văn của mình.

Ban đầu, đây có vẻ không phải là một số lượng lớn mục tiêu, nhưng việc quan sát tần số thấp có lợi thế lớn là có trường nhìn rộng so với những người anh em có tần số cao hơn của chúng. Đó là vì diện tích bầu trời bị che phủ giảm dần khi tần số càng cao.

Trong trường hợp của Lofar, chúng tôi bao phủ 5,27 độ vuông bầu trời cho mỗi điểm hướng của kính thiên văn. Điều này lên đến đỉnh điểm là 36.000 mục tiêu trên mỗi điểm viễn vọng - hoặc tổng cộng hơn 1.600.000 mục tiêu, khi bạn kiểm tra những ngôi sao khác ở gần và bao gồm cả các hành tinh của chúng.

Tín hiệu nhiễu

Việc tìm kiếm chữ ký công nghệ từ không gian đặt ra một thách thức đáng kể — các kĩ thuật tín hiệu tương tự có mặt khắp nơi trên Trái đất. Điều này gây trở ngại vì kính thiên văn trong các cuộc tìm kiếm này có mức độ nhạy cao có thể phát hiện các tín hiệu, chẳng hạn như một cuộc gọi điện thoại, từ nửa vòng hệ mặt trời.

Do đó, dữ liệu thu thập được hàng nghìn tín hiệu có nguồn gốc từ Trái đất, gây khó khăn đáng kể trong việc cách ly và xác định các tín hiệu có thể có nguồn gốc ngoài Trái đất. Nhu cầu sàng lọc trong tập dữ liệu rộng lớn và phức tạp này sẽ làm tăng thêm mức độ phức tạp cho việc tìm kiếm.

Các nhà khoa học đã nghĩ ra một cách tiếp cận sáng tạo để giảm thiểu nhiễu tần số vô tuyến như vậy, được gọi là "loại bỏ sự trùng hợp" phương pháp. Điều này có tính đến lượng phát xạ vô tuyến cục bộ ở mỗi kính thiên văn của chúng tôi. Ví dụ: nếu đang sử dụng điện thoại gần kính viễn vọng ở Ireland để gọi cho người giám sát của mình thì cuộc gọi đó sẽ không xuất hiện trong dữ liệu ở Thụy Điển và ngược lại (chủ yếu là do kính viễn vọng không hướng vào hướng của chúng tôi, nó chỉ vào một ứng cử viên ngoại hành tinh).

Vì vậy, các nhà khoa học quyết định chỉ đưa tín hiệu vào tập dữ liệu nếu chúng thể hiện sự hiện diện đồng thời ở cả hai trạm, cho thấy chúng đến từ bên ngoài Trái đất.

Bằng cách này, các nhà khoa học đã giảm hàng nghìn tín hiệu ứng cử viên về 0. Điều này có nghĩa là không tìm thấy bất kỳ dấu hiệu nào của sự sống thông minh trong quá trình tìm kiếm nhưng đây mới chỉ mới bắt đầu - và có thể có một số lượng lớn các hành tinh giống Trái đất ngoài kia. Biết rằng phương pháp loại bỏ trùng hợp ngẫu nhiên có tỷ lệ thành công cao có thể là chìa khóa giúp chúng ta khám phá sự sống ở một trong những hành tinh này trong tương lai.

Có nhiều cách tiếp theo để tìm kiếm kĩ thuật tín hiệu ở tần số thấp. Hiện tại, có một cuộc khảo sát tương tự (Nenufar) đang được thực hiện trên hoạt động ở tần số 30-85 MHz. Cùng với đó, những quan sát tiếp theo của Lofar sẽ tăng khối lượng khảo sát lên gấp 10 lần trong năm tới. Dữ liệu thu thập được cũng được dùng để nghiên cứu các vật thể thiên văn được gọi là ẩn tinh, các vụ nổ vô tuyến nhanh, các ngoại hành tinh vô tuyến, v.v.

Rất may, đây chỉ mới là bắt đầu một cuộc hành trình dài. Các nhà khoa học tin chắc rằng nhiều điều kỳ diệu sẽ được tìm thấy. Và nếu may mắn, có thể gặt hái được kết quả lớn nhất: một người đồng hành nào đó trong vũ trụ.