Tìm ra thuật toán giúp phát hiện người ngoài hành tinh ở trung tâm Ngân hà

Giả sử có một nền văn minh ngoài hành tinh với công nghệ tiên tiến đang tìm cách giao tiếp với các nền văn minh khác trên khắp thiên hà Milky Way (tức Ngân hà mà chúng ta đang sống). Bạn đoán họ sẽ thiết lập nơi phát tín hiệu ở đâu? Chắc là một nơi gần nhà phải không?

Trung tâm của Ngân hà – khu vực đông đúc, nhộn nhịp xung quanh lỗ đen siêu lớn Sagittarius A* (lỗ đen siêu lớn trung tâm ở Ngân hà) là một trong những điểm tốt nhất trong thiên hà của chúng ta để gửi các tín hiệu vô tuyến, lặp đi lặp lại giúp cho bất kỳ ai đang tìm kiếm cũng có thể phát hiện.

Trung tâm Ngân Hà là tâm quay của thiên hà chúng ta; Sagittarius A được tính toán là lỗ đen siêu khối lượng có khối lượng 4,100 ± 0,034 triệu khối lượng Mặt Trời. Nó cách Trái Đất 8,2 ± 0,4 kilôparsec (26.700 ± 1.300 ly) theo hướng của các chòm sao Cung Thủ, Xà Phu, và Thiên Yết nơi dải Ngân Hà xuất hiện sáng nhất. Có khoảng 10 triệu ngôi sao trong vòng một phần nghìn parsec của Trung tâm Thiên hà, phần lớn là sao khổng lồ đỏ, với một số lượng đáng kể các sao siêu khổng lồ và sao Wolf-Rayet.

Đó là ý tưởng của nhóm các nhà khoa học do nhà thiên văn học Akshay Suresh của Đại học Cornell đứng đầu. Suresh là người đã nghĩ ra một cách để tìm kiếm những tín hiệu này trong thiên hà của chúng ta.

Dự án đột phá về truy tìm tín hiệu quang phổ định kỳ (BLIPSS) được thiết kế để tìm kiếm và khuếch đại các phát xạ vô tuyến có xung lạ từ trung tâm Ngân hà mà chúng có thể là thông điệp từ nền văn minh ngoài trái đất.

Suresh giải thích: "BLIPSS thể hiện tiềm năng vượt trội so với các phần mềm phục vụ cho tổ chức Tìm kiếm nền văn minh ngoài hành tinh (SETI)”.

Theo Suresh, trung tâm dải Ngân hà là một nơi rất náo nhiệt, chứa đầy đủ loại sao cũng như những đám mây bụi và khí dày đặc che khuất phần lớn bất cứ thứ gì ở trong đó. Ngoài ra, có những vật thể tự nhiên gửi tín hiệu vô tuyến lặp đi lặp lại.

Tuy nhiên, khu vực đó cũng rất lộn xộn so với các vùng khác trên bầu trời. Theo thống kê, với số lượng lớn các ngôi sao trong khu vực trung tâm Ngân hà, nó có xác suất cao để tồn tại một ngoại hành tinh (hành tinh tồn tại bên ngoài hệ Mặt trời dù ở trong hay ngoài Ngân hà đều được gọi là ngoại hành tinh) mà có thể dung dưỡng sự sống.

Nếu chúng ta có ý định tìm kiếm tín hiệu của người ngoài hành tinh, thì đó là một trong những khu vực tốt nhất để tìm kiếm. Thế nhưng, không phải là không có thách thức đặt ra với chúng ta. Giải mã ra một tín hiệu nhân tạo từ một đống tạp sóng tự nhiên phát ra từ trung tâm thiên hà là một nhiệm vụ khá đồ sộ, có độ phức tạp rất cao đòi hỏi nhiều nỗ lực.

Về lý thuyết, các tín hiệu xung định kỳ sẽ là một cách tối ưu để truyền tín hiệu qua các vùng không gian rộng lớn giữa các vì sao. Ở trên Trái đất, Suresh cho biết chúng ta sử dụng các tín hiệu xung cho hoạt động của radar và điều hướng máy bay, nhưng được khuếch đại bằng công nghệ đủ tiên tiến, để giúp chúng có thể được gửi đi xa hơn nhiều.

BLIPSS sử dụng thứ được gọi là thuật toán gấp nhanh, đây là một kỹ thuật tìm kiếm có độ nhạy cao để xác định các tín hiệu tuần hoàn. Ví dụ, trong quá khứ, các nhà khoa học đã sử dụng thuật toán đó để tìm kiếm một loại sao gọi là sao xung, phát ra các xung ánh sáng định kỳ.

Suresh và các đồng nghiệp sử dụng thuật toán gấp nhanh cho một nhiệm vụ khác. Họ đã triển khai BLIPSS trong các khảo sát vô tuyến về dữ liệu của trung tâm Ngân hà được thu thập từ sáng kiến Tìm kiếm người ngoài hành tinh của Viện SETI trước đây. Họ đã thực hiện các quan sát với trung tâm dải Ngân hà kéo dài 7 giờ bằng kính viễn vọng vô tuyến Murriyang ở Parkes ở Úc và 11,2 giờ bằng Kính viễn vọng Green Bank.

Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm phần mềm của họ trên các xung phát ra từ sao để đảm bảo rằng nó có khả năng phát hiện các loại tín hiệu mà họ đang tìm kiếm, đồng thời thu hẹp dải tần số, tinh chỉnh nó xuống dưới 1/10 dải tần của sóng phát thanh FM, với chu kỳ xung từ 11 đến 100 giây.

Tới nay, họ vẫn chưa phát hiện ra tín hiệu nào phù hợp với tham số tìm kiếm của mình, nhưng nỗ lực này đã chứng minh tính hiệu quả đối với các kỹ thuật của họ và họ cảm thấy tự tin khi sử dụng phương pháp này cùng các tham số tìm kiếm khác trong tương lai.

Nhà thiên văn học Vishal Gajjar của Viện SETI cho biết: “Cho đến nay, SETI chủ yếu nỗ lực tìm kiếm các tín hiệu tương tự. Nghiên cứu của chúng tôi làm sáng tỏ hiệu quả của một chuỗi xung như một phương tiện liên lạc giữa các vì sao qua khoảng cách siêu xa. Đáng chú ý, nghiên cứu này đánh dấu nỗ lực toàn diện đầu tiên để tiến hành tìm kiếm chuyên sâu các tín hiệu từ vũ trụ". 

Phần mềm BLIPSS, cũng như bộ dữ liệu của nhóm được cung cấp công khai. Các nhà nghiên cứu cho biết, bất cứ ai muốn thử thực hiện phân tích của riêng mình đều được hoan nghênh làm như vậy.