Những năm gần đây, K2-18b đã trở thành một trong những ngoại hành tinh được giới thiên văn học quan tâm nhất, tiềm năng có thể tồn tại người ngoài hành tinh.
Nằm cách Trái Đất khoảng 124 năm ánh sáng trong chòm sao Sư Tử, hành tinh này quay quanh một ngôi sao lùn đỏ và nằm trong vùng có thể tồn tại nước lỏng, khu vực thường được gọi là “vùng ở được”(habitable zone).
Nhờ những quan sát từ kính viễn vọng không gian James Webb, các nhà khoa học phát hiện bầu khí quyển của K2-18b chứa lượng lớn khí carbon dioxide và methane.
Sự kết hợp đặc biệt này khiến nó trở thành ứng viên hàng đầu cho nhóm hành tinh được gọi là “Hycean” – những thế giới có khí quyển giàu hydro bao phủ phía trên một đại dương nước lỏng khổng lồ trải rộng trên toàn hành tinh.
Chính vì những đặc điểm đầy hứa hẹn đó, K2-18b đã lọt vào tầm ngắm của các nhà nghiên cứu thuộc chương trình Tìm kiếm Trí tuệ Ngoài Trái Đất (SETI).
Mới đây, một nhóm khoa học quốc tế đã sử dụng hai trong số những kính thiên văn vô tuyến mạnh nhất thế giới để theo dõi hệ sao của hành tinh này, với hy vọng phát hiện các tín hiệu công nghệ do một nền văn minh ngoài hành tinh phát ra.
Kết quả được công bố dưới dạng bản thảo khoa học trên arXiv cho thấy, mặc dù hệ thống ghi nhận hàng triệu tín hiệu tiềm năng trong quá trình quan sát, nhóm nghiên cứu không phát hiện bất kỳ tín hiệu vô tuyến băng hẹp nhân tạo nào có khả năng đến từ K2-18b ở mức công nghệ tương đương với loài người hiện nay.
Hai “gã khổng lồ” vô tuyến tham gia cuộc tìm kiếm người ngoài hành tinh
Để thực hiện chiến dịch quan sát quy mô lớn này, các nhà khoa học đã huy động hai cơ sở thiên văn hàng đầu thế giới: mạng kính thiên văn vô tuyến Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) tại bang New Mexico, Mỹ và kính thiên văn vô tuyến MeerKAT ở Nam Phi.
Đây đều là những công cụ quan sát vô tuyến có năng lực hàng đầu trên Trái Đất. Việc phối hợp đồng thời giữa hai hệ thống như vậy là điều hiếm khi xảy ra, bởi nó đòi hỏi mức độ đồng bộ hóa kỹ thuật và xử lý dữ liệu cực kỳ phức tạp.
Tuy nhiên, trong thiên văn vô tuyến hiện đại, phần cứng chỉ là một nửa câu chuyện. Không kém phần quan trọng là các hệ thống phần mềm có nhiệm vụ sàng lọc và phân tích lượng dữ liệu khổng lồ thu được.
Phần lớn tín hiệu mà các kính thiên văn vô tuyến bắt được thực tế lại đến từ hoạt động của con người trên Trái Đất, từ vệ tinh, hệ thống viễn thông cho đến các thiết bị điện tử khác.
Vì vậy, việc tìm kiếm tín hiệu ngoài hành tinh ngày nay phụ thuộc rất nhiều vào các thuật toán lọc tiên tiến nhằm loại bỏ “tiếng ồn” từ nền văn minh nhân loại.
Trong nghiên cứu này, VLA sử dụng hệ thống Commensal Open-Source Multi-Mode Interferometer Cluster, trong khi MeerKAT được trang bị nền tảng Breakthrough Listen User Supplied Equipment (BLUSE). Đây là những công cụ chuyên biệt được phát triển nhằm phân biệt các tín hiệu thiên văn thực sự với vô số nguồn nhiễu vô tuyến từ Trái Đất.
Dù các thuật toán hiện đại đóng vai trò trung tâm, các nhà nghiên cứu vẫn phải đưa ra những quy tắc sàng lọc cụ thể nhằm xác định đâu là tín hiệu đáng quan tâm.
Bước đầu tiên là loại bỏ toàn bộ dữ liệu nằm trong những dải tần số đã biết là bị ô nhiễm nặng bởi nhiễu vô tuyến từ Trái Đất. Điều này đồng nghĩa rằng nếu một nền văn minh ngoài hành tinh vô tình phát tín hiệu đúng vào những dải tần đó, con người gần như không thể nghe thấy bằng các thiết bị hiện nay. Trong tương lai, các kính thiên văn đặt ở phía khuất của Mặt Trăng có thể là giải pháp cho vấn đề này.
Tiếp theo là phân tích hiệu ứng Doppler – hiện tượng làm thay đổi tần số tín hiệu khi nguồn phát và người quan sát chuyển động tương đối với nhau. Đây cũng chính là lý do tiếng còi xe cứu thương thay đổi cao độ khi lao tới rồi chạy qua người nghe.
Đối với tín hiệu truyền giữa các hành tinh, hiệu ứng Doppler còn rõ rệt hơn nhiều. Vì vậy, mọi tín hiệu không có sự thay đổi Doppler đáng kể đều bị loại bỏ ngay lập tức, bởi chúng gần như chắc chắn có nguồn gốc từ Trái Đất.
Nhóm nghiên cứu cũng áp dụng ngưỡng cường độ tín hiệu nghiêm ngặt. Những tín hiệu quá yếu hoặc quá mạnh đều bị loại khỏi danh sách ứng viên. Mục đích là tránh các tín hiệu giả hoặc các lỗi phát sinh từ thiết bị quan sát.
Tuy nhiên, chính các nhà khoa học cũng thừa nhận phương pháp này có thể vô tình loại bỏ một số tín hiệu người ngoài hành tinh thực sự nhưng quá yếu.
Công nghệ “đa chùm tia” và kết quả
Một kỹ thuật quan trọng khác là phân tích đa chùm tia. Trong quá trình quan sát, kính thiên văn tạo ra nhiều chùm quan sát đồng thời trên bầu trời. Một chùm được hướng trực tiếp về K2-18b, trong khi các chùm khác quan sát những vùng trời khác.
Nếu một tín hiệu thực sự đến từ K2-18b, nó chỉ xuất hiện trong chùm tia đang nhắm vào hành tinh này. Ngược lại, nhiễu vô tuyến từ Trái Đất thường xuất hiện đồng thời trong nhiều chùm quan sát khác nhau.
Ngoài ra, các nhà khoa học còn chuẩn bị phương pháp kiểm tra dựa trên hiện tượng hành tinh đi khuất sau ngôi sao mẹ.
Nếu tín hiệu biến mất trong giai đoạn đó, nó có thể là bằng chứng cho thấy nguồn phát nằm trên hành tinh.
Tuy nhiên, trong thời gian khảo sát, K2-18b không trải qua giai đoạn này nên phương pháp trên không cần sử dụng.
Sau khi áp dụng toàn bộ các lớp lọc dữ liệu, kết quả cuối cùng khá rõ ràng: không có bất kỳ tín hiệu công nghệ nào vượt qua được các tiêu chí đánh giá.
Nói cách khác, các nhà khoa học không tìm thấy bằng chứng nào về một nền văn minh phát tín hiệu vô tuyến từ K2-18b.
Thoạt nghe, kết quả này có thể khiến nhiều người thất vọng. Tuy nhiên, trong khoa học, việc không phát hiện được điều gì cũng mang giá trị quan trọng không kém một khám phá mới.
Nhờ cuộc khảo sát này, các nhà nghiên cứu đã xác định được giới hạn trên đối với công suất phát tín hiệu từ hệ sao K2-18b. Nếu tồn tại một nền văn minh tại đây, họ chắc chắn đang không phát đi những tín hiệu mạnh hơn mức của đài radar Arecibo huyền thoại từng hoạt động ở Puerto Rico.
Quan trọng hơn cả, nghiên cứu đã chứng minh hiệu quả của hệ thống lọc dữ liệu tự động thế hệ mới. Với hàng triệu tín hiệu được ghi nhận, việc phân tích thủ công gần như là bất khả thi.
Trong tương lai, khi các dự án khổng lồ như kính thiên văn vô tuyến thế hệ mới Square Kilometre Array đi vào hoạt động, lượng dữ liệu thu thập được sẽ còn lớn hơn gấp nhiều lần.
Những công cụ xử lý được thử nghiệm trên K2-18b hôm nay sẽ trở thành nền tảng giúp các nhà khoa học tiếp tục cuộc săn tìm sự sống ngoài Trái Đất.
K2-18b có thể đang im lặng vào lúc này, nhưng điều đó không có nghĩa rằng nơi đó không có ai. Và nếu một ngày nào đó hành tinh bí ẩn ấy thực sự “lên tiếng”, nhân loại sẽ sở hữu những đôi tai tinh vi hơn để lắng nghe.
(Theo SciTechDaily, LiveScience)
