Phát hiện lịch sử: khi một hành tinh ngoài “lên sóng” lần đầu
Sóng vô tuyến hành tinh ngoài là những tín hiệu radio phát ra tự nhiên từ các hành tinh ngoài Hệ Mặt Trời, phản ánh hoạt động từ tính, từ trường và các hiện tượng aurora xảy ra trong khí quyển hoặc tầng từ quyển của chúng. Lần này, các nhà thiên văn đã làm được điều mà họ theo đuổi hàng thập kỷ: lần đầu tiên xác định rõ ràng sóng vô tuyến phát ra trực tiếp từ một ngoại hành tinh, Beta Pictoris b, cách Trái Đất khoảng 63 năm ánh sáng. Đây không phải chuyện “nghe lỏm” vũ trụ cho vui, mà là dấu mốc buộc chúng ta phải viết lại cách quan sát từ trường hành tinh ngoài. Nhóm nghiên cứu thuộc Harvard và Đại học Oregon đã dùng kính thiên văn vô tuyến MeerKAT ở Nam Phi theo dõi hệ sao Beta Pictoris trong bốn đợt quan sát và phát hiện các xung radio lặp lại, cùng một nguồn phát kéo dài.
Beta Pictoris b: gã khổng lồ khí với từ trường “gào thét” vào không gian
Beta Pictoris b là một hành tinh khí khổng lồ, có khối lượng gấp nhiều lần, thậm chí khoảng 10 lần Sao Mộc, quay quanh một ngôi sao trẻ và sáng hơn Mặt Trời. Hệ hành tinh này mới chưa đến 1% tuổi của Hệ Mặt Trời, nên hành tinh còn nóng, sáng và rất năng động. Quỹ đạo của Beta Pictoris b nằm cách sao mẹ tương tự khoảng cách từ Mặt Trời tới Sao Thổ, giúp nó đủ tách biệt để các kính thiên văn mạnh phân giải được. Theo số liệu tần số sóng vô tuyến đo được, cường độ từ trường hành tinh có thể mạnh gấp hàng nghìn lần Trái Đất. Đây là lần đầu tiên từ trường hành tinh ngoài được đo trực tiếp bằng sóng radio. Một câu nói đáng trích là: “Dựa trên tần số sóng vô tuyến, nhóm nghiên cứu ước tính từ trường của Beta Pictoris b mạnh gấp hàng nghìn lần từ trường Trái Đất”.
Sóng vô tuyến từ aurora, không phải ngoại minh văn minh
Sự hấp dẫn của câu chuyện này nằm ở chỗ nó phá tan những kỳ vọng viển vông về “tín hiệu người ngoài hành tinh”, đồng thời đưa ra một kịch bản vật lý thuyết phục hơn nhiều. Tín hiệu mà MeerKAT ghi lại là các xung radio ngắn, lặp lại, trong dải 0,85–3,5 GHz, kèm một nguồn phát lâu dài. Đặc điểm của chúng trùng khớp với dự đoán lý thuyết về sóng vô tuyến sinh ra bởi các hành tinh trẻ, nhiều khối lượng với từ trường mạnh. Các hạt tích điện bị mắc kẹt trong từ quyển, quay cùng hành tinh và gia tốc, phát ra bức xạ vô tuyến – chính là auroral radio emission, hay “tiếng hét” của từ quyển vào không gian. Tín hiệu được cho là bắt nguồn từ hoạt động aurora trên Beta Pictoris b, tương tự cực quang trên Trái Đất và Sao Mộc, nhưng dữ dội hơn nhiều. Quan trọng hơn, nhóm tác giả nhấn mạnh đây là nguồn gốc tự nhiên, không phải bất kỳ dạng liên lạc nhân tạo nào.
Từ trường hành tinh và aurora ngoài hệ mặt trời: cây kim mới trong “la bàn” thiên văn
Từ trường hành tinh là một trong những đặc tính khó nghiên cứu nhất của ngoại hành tinh, vì nó vô hình nhưng lại định hình cách hành tinh tương tác với sao chủ, khí quyển và môi trường xung quanh. Beta Pictoris b xoay rất nhanh, chỉ mất khoảng 8–9 giờ để tự quay một vòng; tốc độ này nhiều khả năng nuôi dưỡng máy phát từ trường mạnh và cấp năng lượng cho cực quang. Sóng vô tuyến hành tinh ngoài vì thế trở thành chiếc “micro” tự nhiên, cho phép chúng ta nghe được aurora ngoài hệ mặt trời và qua đó suy ra cấu trúc từ quyển. Nhìn rộng hơn, aurora ngoài hệ mặt trời là bằng chứng trực tiếp về tương tác giữa gió sao, hạt tích điện và khí quyển hành tinh. Khi ta nghe được những aurora này, ta bắt đầu đọc được khí hậu từ tính của các thế giới xa xôi – điều mà phổ quang hay ảnh chụp khó làm nổi. Nếu kết quả được xác nhận, phát hiện này không chỉ là một cột mốc công nghệ, mà còn là bước nhảy tư duy: chúng ta bổ sung thêm một “giác quan” mới cho thiên văn vô tuyến.
Tương lai của sóng vô tuyến hành tinh ngoài: từ Beta Pictoris b tới cả bầy hành tinh khí khổng lồ
Phát hiện ở Beta Pictoris b không đứng một mình; nó là tiền đề cho một chương trình quan sát dài hạn. Sau kết quả này, nhóm nghiên cứu đã xác định thêm bảy hành tinh khí khổng lồ trong năm hệ sao gần Trái Đất làm mục tiêu tiếp theo. Các kính thiên văn vô tuyến thế hệ mới dự kiến nhạy hơn 5–7 lần, mở ra khả năng nghe được những tín hiệu hiện nay còn quá yếu. Tuy nhiên, công trình về Beta Pictoris b mới chỉ xuất hiện dưới dạng bản thảo, và các nhà khoa học cần quan sát thêm để kiểm chứng nguồn gốc tín hiệu. Một câu đáng trích là: “Điều đáng chú ý nhất có thể không phải là chúng ta vừa phát hiện một ‘tín hiệu từ hành tinh xa xôi’, mà là việc nhân loại đã tìm ra cách lắng nghe cực quang của những thế giới ngoài Hệ Mặt Trời”. Từ đây, mỗi aurora ngoài hệ mặt trời phát sóng sẽ là một bản đồ từ trường hành tinh gửi tới chúng ta.
