Trước Giáng sinh 1967, Jocelyn Bell Burnell ghi được nguồn phát xung vô tuyến đều đặn thứ hai, làm suy yếu giả thuyết tín hiệu từ người ngoài hành tinh

22/10/2026 · VietTechies · Biên tập

Ngay trước Giáng sinh năm 1967, S. Jocelyn Bell, nghiên cứu sinh tại Cambridge, ghi được nguồn phát xung vô tuyến đều đặn thứ hai — những thiên thể ngày nay được gọi là sao xung (pulsar). Phát hiện này làm giảm khả năng nguồn đầu tiên là đài phát tín hiệu của người ngoài hành tinh. Bà đã dành nhiều tháng tìm hiểu những vệt lạ trên biểu đồ của kính thiên văn vô tuyến, rồi đến cuối tháng 11 mới ghi rõ được các xung cách nhau khoảng 1,33 giây. Nguồn thứ hai, được phát hiện trong năm phút thiết bị hoạt động giữa trời lạnh, khiến giả thuyết hai nền văn minh độc lập chọn cùng tần số và cùng thời điểm để liên lạc với Trái Đất trở nên rất khó tin.

Bell đến Cambridge vào giữa thập niên 1960 để làm việc với nhà thiên văn vô tuyến Antony Hewish. Mục tiêu của họ là phát hiện các quasar, hay chuẩn tinh, bằng cách quan sát hiện tượng nhấp nháy liên hành tinh — những dao động nhanh của tín hiệu vô tuyến do gió Mặt Trời nhiễu loạn gây ra. Để thu được những dao động yếu ớt ấy, nhóm dành hai năm xây dựng hệ thống anten Interplanetary Scintillation Array tại Đài thiên văn vô tuyến Mullard. Thiết bị trải rộng trên diện tích bốn acre rưỡi, gồm hơn 1.000 cột gỗ và hơn 2.000 anten lưỡng cực nối với nhau bằng 120 dặm dây dẫn và cáp. Chỉ một nhóm nhỏ nhà nghiên cứu xây dựng hệ thống này với chi phí khoảng 15.000 bảng Anh.

Khi bắt đầu hoạt động vào tháng 7 năm 1967, mỗi ngày kính thiên văn tạo ra 96 feet giấy biểu đồ ghi ba đường tín hiệu. Ban đầu, nhóm chọn xem bằng mắt để tìm hiểu cách kính thiên văn và các máy thu hoạt động, đồng thời vì việc lập trình cho máy tính nhận diện các loại tín hiệu khác nhau rất khó. Bell tự tay phân tích các biểu đồ.

Xung vô tuyến giữa trời lạnh

Sáu hoặc tám tuần sau khi cuộc khảo sát bầu trời bắt đầu, Bell nhận thấy một vệt mà các nhà thiên văn gọi là “scruff”, tức vệt tín hiệu lộn xộn, thỉnh thoảng lại xuất hiện từ cùng tọa độ trong chòm sao Vulpecula. Tín hiệu ấy không giống hiện tượng nhấp nháy thông thường, cũng không khớp với nhiễu nhân tạo thường gặp. Đến cuối tháng 11 năm 1967, những lần ghi nhanh bằng máy ghi bút tốc độ cao đã tách rõ vệt nhòe thành một chuỗi xung đều đặn đến kinh ngạc, cách nhau 1,33 giây.

Ban đầu, Hewish nghi đây là tín hiệu nhân tạo phát từ Trái Đất. Nhưng quá trình theo dõi kỹ lưỡng xác nhận các xung tuân theo chính xác giờ sao: mỗi ngày, các xung xuất hiện sớm hơn bốn phút, cùng nhịp với các ngôi sao. Những thử nghiệm tiếp theo loại trừ khả năng tín hiệu phản xạ từ Mặt Trăng, phản xạ bất thường từ các tòa nhà bằng tôn lượn sóng ở gần đó, hay đến từ vệ tinh trên quỹ đạo. Hai đồng nghiệp P. F. Scott và R. A. Collins thu được các xung bằng một kính thiên văn cùng các máy thu độc lập, qua đó loại trừ khả năng thiết bị tự tạo ra tín hiệu giả. Không lâu sau, John Pilkington đo độ tán sắc của tín hiệu ở các tần số vô tuyến khác nhau, chứng tỏ tín hiệu đến từ ngoài hệ Mặt Trời nhưng vẫn trong Ngân Hà.

Bài toán người ngoài hành tinh

Trong bài hồi tưởng xuất bản năm 1977, Bell Burnell kể rằng các nhà nghiên cứu không thực sự tin mình đã phát hiện một nền văn minh khác, dù họ có cân nhắc khả năng đó. Dẫu vậy, họ vẫn phải xem xét khả năng ấy với tinh thần trách nhiệm khoa học. Nếu những sinh vật có trí tuệ đang phát sóng từ một hành tinh xa xôi, các xung phải có độ dịch Doppler — sự thay đổi tần số do chuyển động — khi hành tinh quay quanh ngôi sao chủ. Thế nhưng, khi Hewish đo thời điểm các xung thật chính xác, chuyển động quỹ đạo duy nhất được phát hiện lại là hành trình của chính Trái Đất quanh Mặt Trời.

Ngay trước Giáng sinh, Bell bước vào một cuộc thảo luận cấp cao với Hewish về cách trình bày kết quả và công bố một cách có trách nhiệm những bằng chứng có thể cho thấy sự sống ngoài Trái Đất. Khi Bell rời cuộc họp tối hôm ấy, bài toán vẫn chưa có lời giải. Bà bực bội vì những suy đoán về người ngoài hành tinh có nguy cơ lấn át công trình tiến sĩ của mình.

Hà hơi vào máy thu

Ăn tối lấy lại sức xong, Bell trở lại phòng thí nghiệm vào đêm muộn để xử lý số biểu đồ khảo sát còn tồn đọng. Gần giờ đóng cửa, bà phân tích bản ghi của một vùng trời khác, trong đó có tín hiệu mạnh từ Cassiopeia A khi nguồn này đi qua vị trí thấp nhất trên kinh tuyến. Bà nhận ra một đốm tín hiệu lộn xộn quen thuộc nữa ở xích kinh 1133. Kiểm tra lại những lượt khảo sát trước, bà thấy các dấu vết mờ đã từng xuất hiện tại tọa độ ấy.

Nguồn nghi vấn mới sẽ đi qua kinh tuyến vào rạng sáng. Bell ra đài quan sát, nơi thời tiết lạnh khiến độ khuếch đại sụt mạnh ở một bộ phận nào đó trong hệ thống kính thiên văn và máy thu. Bằng cách gạt các công tắc và hà hơi vào thiết bị, bà khiến hệ thống hoạt động bình thường trong năm phút, với chùm thu được đặt đúng hướng. Bản ghi cho thấy một chuỗi xung thứ hai, lần này cách nhau 1,2 giây.

Tính xem sự trùng hợp khó xảy ra đến đâu

Bell để bản ghi biểu đồ mới trên bàn Hewish rồi đi nghỉ Giáng sinh. Trong bài hồi tưởng, bà kể rằng mình ra về vui hơn nhiều sau khi ghi được tín hiệu thứ hai. Bell cho rằng rất khó có chuyện hai nền văn minh độc lập chọn cùng một tần số vô tuyến ít ai ngờ tới và cùng một thời điểm để gửi tín hiệu đến Trái Đất. Vì vậy, nguồn thứ hai ở một vùng trời khác khiến cách giải thích ấy trở nên kém thuyết phục hơn.

Quan sát trước Giáng sinh mới là phát hiện ban đầu, chưa phải sự xác nhận ngay lập tức. Sau kỳ nghỉ Giáng sinh, Bell nhận diện thêm hai nguồn nghi vấn 0834 và 0950. Khoảng hai tuần sau đó, nguồn 1133 mới được xác nhận; không lâu sau, 0834 và 0950 cũng được xác nhận là nguồn thứ ba và thứ tư. Tháng 2 năm 1968, nhóm Cambridge công bố kết quả trên Nature, giới thiệu một lớp thiên thể mới.

Ngọn hải đăng của tự nhiên

Bí ẩn về các xung sớm có lời giải từ thiên văn học. Fred Hoyle gợi ý rằng các nguồn này là tàn dư siêu tân tinh. Tháng 5 năm 1968, Thomas Gold đề xuất rằng các sao neutron đang quay là nguồn gốc của các xung. Những tàn dư sao có mật độ cực cao này có thể chứa khối lượng lớn hơn Mặt Trời trong một khối cầu đường kính khoảng 20 kilômét (12,5 dặm). Khi những thiên thể nhỏ gọn ấy quay, từ trường mạnh hướng các chùm bức xạ ra không gian. Mỗi lần chùm bức xạ quét qua hướng nhìn từ Trái Đất, các nhà thiên văn lại quan sát được một xung vô tuyến rõ nét, giống ánh sáng chớp lên từ ngọn hải đăng vũ trụ.

Năm 1974, Antony Hewish cùng Martin Ryle nhận giải Nobel Vật lý cho những nghiên cứu tiên phong về vật lý thiên văn vô tuyến. Ryle được vinh danh vì các quan sát và phát minh, đặc biệt là kỹ thuật tổng hợp khẩu độ; Hewish vì vai trò quyết định trong việc phát hiện sao xung. Bell không có tên trong giải thưởng. Trong những suy ngẫm năm 1977, bà lưu ý rằng người hướng dẫn nghiên cứu phải gánh chịu rủi ro và trách nhiệm về mặt tổ chức của các dự án lớn. Sự ghi nhận lớn đến vào tháng 9 năm 2018, khi Bell Burnell nhận Giải Breakthrough Đặc biệt về Vật lý Cơ bản trị giá 3 triệu USD. Bà quyết định trao số tiền thưởng cho Institute of Physics để tài trợ học bổng tiến sĩ dành cho sinh viên thuộc các nhóm còn ít được đại diện trong khoa học.

Vì sao tín hiệu thứ hai quan trọng

Nhóm kiểm tra xem tín hiệu đầu tiên có chuyển động theo các ngôi sao, có xuất hiện trên thiết bị độc lập và có những thay đổi về thời điểm đúng như dự kiến ở một hành tinh đang chuyển động trên quỹ đạo hay không. Mỗi phép kiểm tra xem xét một cách giải thích khác nhau cho các xung.

Sau đó, Bell tìm thấy một tín hiệu tương tự ở vùng trời khác. Nguồn thứ hai khiến cách giải thích bằng hiện tượng tự nhiên thuyết phục hơn, dù chỉ riêng nguồn này chưa xác định được điều gì tạo ra các xung.

Một lời giải thích khớp với một tín hiệu lạ có thể chỉ là ngẫu nhiên; nhưng khi phải khớp thêm một nguồn thứ hai, độc lập, nó gặp phép thử khó hơn. Bản ghi thứ hai của Bell đã mang đến cho nhóm Cambridge đúng phép thử ấy.

Bài liên quan

Đọc bằng ngôn ngữ khác: English