Đi tìm những người kĩ sư vũ trụ pps

39 Tuyn Physics World 2008 | © hiepkhachquay Đi tìm nhng ngưi kĩ sư vũ tr Bruce Dorminey Từ trước đến nay đã thất bại trước việc tìm bằng chứng cho những nền văn minh ngoài địa cầu bằng cách tìm kiếm sự truyền phát sóng vô tuyến của họ, nhưng một số nhà vật lí vẫn cho rằng thật là đáng bõ công việc sục sạo bầu trời tìm kiếm những dấu hiệu của công trình xây dựng thiên văn của họ, như Bruce Dorminey viết trong bài. “Nu như h  ngoài y, thì h  âu ch ?” ó là câu hi hóc búa ni ting ưa ra hơn 50 năm trưc bi nhà vt lí gc Italia Enrico Fermi khi nhc n kh năng nhng nn văn minh thông minh ngoài a cu có l nm ngoài ranh gii ca h Mt tri ca chúng ta. ã bit tui rt ln ca vũ tr và s lưng vô s sao kiu Mt tri ca nó, dưng như tht hp lí rng Trái t không phi là nơi duy nht có s sng thông minh tin hóa. Nhưng trong na th k qua, các nhà nghiên cu ã tích cc tìm kim du hiu ca nhng nn văn minh ngoài a cu như th và chng thu ưc gì trong tay. Nhng nn văn minh tiên tin có th ln theo ưc bng cách tìm kim bng chng rng h ã xây dng “nhng qu cu Dyson”  khai thác năng lưng ca ngôi sao ca h. 40 http://www.thuvienvatly.info | © hiepkhachquay Nhng cuc săn tìm này hu như u có liên quan n vic tìm kim sóng in t  tn s vô tuyn hay quang hc có th truyn phát i bi nhng nn văn minh vũ tr. Nhng cuc kho sát không gian gia các sao kiu như th ln u tiên ưc thc hin bi nhà thiên văn ngưi Mĩ Frank Drake ti ài quan trc thiên văn vô tuyn quc gia vào năm 1960, và k t ó tính hiu qu ca chúng c tăng lên theo hàm s mũ. Tht vy, l khánh thành mi ây ca Lot kính thiên văn Allen chuyên dng  California s cho phép nhng nghiên cu có liên quan ti vic tìm kim trí thông minh ngoài Trái t (SETI) kho sát mt triu ngôi sao kiu Mt tri nhm tìm tín hiu vô tuyn thông minh trong vòng khong cách gn 1000 năm ánh sáng. T trưc n nay, ã phân tích vô s tín hiu ngoài a cu ng c viên không mang li thành qu gì, mt s lưng không ngng tăng lên ca các nhà nghiên cu SETI ã và ang ch trương nhng phương pháp trit  hơn nhm tr li câu hi ca Fermi. Mt trong nhng phương pháp cách tân nht, s ưc trình bày trong tháng này ti Hi ngh Khoa hc Sinh vt hc vũ tr ti Santa Clara  California, bao gm vic tìm kim bng chng ca công trình nhân to ngoài a cu dưi dng nhng  án “công ngh thiên văn” quy mô ln. Các nhà văn khoa hc vin tưng t lâu ã  xut rng nhng nn văn minh tiên tin có kh năng khai thác toàn b năng lưng ca ngôi sao b m ca h bng cách “công ngh vĩ mô” toàn b h mt tri ca h, hay thm chí khai thác năng lưng ca toàn b thiên hà. Trong khi nhng thành tu công ngh vũ tr như th vn là cht liu ca truyn khoa hc vin tưng, thì không có gì không khoa hc nu ai ó hi nhng cu trúc như th trông ra làm sao nu như nhng ngưi khác ã xây dng chúng và ri tìm trên bu tri bng chng ca du hiu thiên văn có th có ca chúng. hững quả cầu Dyson Năm 1960, ưc truyn cm hng t cun tiu thuyt Star Maker ca nhà văn khoa hc vin tưng Olaf Stapledon, nhà vt lí lí thuyt Freeman Dyson cho rng nhng nn văn minh tiên tin có th ã trin khai nhng  án công ngh vũ tr khng l, chúng ưc gi là nhng qu cu Dyson ( Science 131 1667 ). Dyson ã mô t nhng nn văn minh có kh năng khai thác năng lưng ca ngôi sao ca h bng cách phá hy mt hành tinh kích c Mc tinh và to ra t nó mt v hình cu dày 2-3 m quay tròn xung quanh ngôi sao. V cu ó có bán kính trung bình chng 150 triu km (ln hơn mt chút so vi khong cách t Trái t n Mt tri). V nguyên tc, mt bên trong ca qu cu Dyson s bt gi và ri truyn bc x mt tri v phía các im thu gom, nơi nó có th ưc chuyn hóa thành năng lưng s dng ưc (xem hình Khai thác Mặt trời). iu này làm phát sinh mt vin cnh hp dn trong công cuc tìm kim s sng ngoài a cu. Năm 1964, nhà vt lí Liên Xô Nicolai Kardashev ã phân loi các nn văn minh ngoài a cu theo mc  tin hóa – t loi KI n KIII. Nhà thiên văn ngưi Mĩ Carl Sagan ưc tính rng loài ngưi ch mi  vào giai on u ca nn văn minh KI, nó ưc nh nghĩa là nn văn minh có kh năng khai thác toàn b bc x mt tri i n bu khí quyn ca nó. Mt nn văn minh KII, 41 Tuyn Physics World 2008 | © hiepkhachquay trái li, có th s dng mt qu cu Dyson  khai thác trc tip năng lưng ca ngôi sao quê nhà ca nó; còn mt nn văn minh KIII có kh năng khai thác năng lưng ca toàn b mt thiên hà. “Bu tri ông úc các vt th là nhng ngun hng ngoi sáng nhưng không nhìn thy trong di ph kh kin”, Dyson nói. “Không có lí do gì cho rng bt kì vt th nào trong s chúng là nhân to, nhưng chúng trông y như mt qu cu Dyson ưc  xut trông như vy”. Khai thác Mt tri. Qu cu Dyson là mt vt th gi thuyt ưc xây dng bi nhng nn văn minh tiên tin cao  ngoài a cu  khai thác công sut bc x toàn phn ca mt ngôi sao kiu Mt tri. V nguyên tc, mt nn văn minh như th s thu gom năng lưng ti nhng im nht nh trên qu cu  cung cp cho nhu cu năng lưng riêng ca h. Thay vì tìm kim du hiu ca nhng nn văn minh tiên tin bng cách tìm kim tín hiu vô tuyn và kh kin, mt s nhà vt lí nghĩ rng cách có li hơn là nên tìm bng chng ca nhng qu cu như th. Vn  là  ch khó mà tìm ra nhng vt th thiên văn nhân to như th t nhiu vt th t nhiên khác trông y ht. Trong khi mt qu cu Dyson hoàn ho, trên lí thuyt, s hp th năng lưng ca ngôi sao ca nó và do ó không phát ra chút bc x kh kin hay t ngoi nào mà ngôi sao gii phóng trong phn ln cuc i ca chúng, thì v cu s phát x tr li nhit hao phí và gây ra mt s phát x hng ngoi mnh. Tuy nhiên, vào lúc bt u và kt thúc cuc i ca chúng, các ngôi sao chìm ngp trong nhng ám mây bi m áp cũng làm chúng phát x mnh trong vùng hng ngoi xa. Tht vy, vic o s dư tha hng ngoi ca mt ngôi sao hin nay là phương pháp ưc ưa chung trong vic tìm kim các ĩa tin hành tinh gi nh quay xung quanh nhng ngôi sao tr (xem hình Thách thức quan sát). 42 http://www.thuvienvatly.info | © hiepkhachquay S phong phú ca các ngun hng ngoi t nhiên khin khó mà nhn ra mt ngun nhân to ch s dng bc x hng ngoi. Tuy nhiên, Dyson nói rng chúng ta có th gp may và phát hin ra mt ngun hng ngoi vi mt ph kì l hay mt s bin thiên thi gian không th gii thích là mt hin tưng t nhiên. “Chúng ta không th nói chc chn rng nhng iu như th là không th”, theo li Dyson, ngưi là giáo sư danh d ti Vin Nghiên cu Cao cp Princeton. Dan Werthimer, giám c chương trình SETI ti i hc California  Berkeley, ng ý như vy. “Bn có th tranh cãi cho n khi nào bn bt gp nhng nn văn minh xây dng nên các qu cu Dyson, nhưng nu ó là mt kh năng thì ti sao li không nhìn thy ?”, ông nói. Kết luận hồng ngoại ã có mt s cuc tìm kim qu cu Dyson. Năm 2004, Werthimer và ngưi hc trò ca ông khi y chưa tt nghip, Charlie Conroy, ã phân tích s liu ph t 1000 ngôi sao kiu mt tri ít nht là mt t năm tui, m bo rng nhng ngôi sao ó ã chiu sáng lâu lp bi liên quan n các ĩa tin hành tinh. ôi nghiên cu tìm kim 32 sao vi s phát x hng ngoi dư tha cho du hiu phát x vô tuyn bt thưng hoc các xung laser kh kin nano giây xác nhn cho mt ngun gc thông minh nhân to, nhưng h tìm thy không có tín hiu nào kim tra ưc. Werthimer nói rng li gii thích có kh năng nht cho nhng ng c viên này là có mt s bi có mt, cho dù chúng là nhng ngôi sao già. Nhà vt lí Freeman Dyson là ngưi trong mt bài báo năm 1960 ã mô t cách thc nhng nn văn minh tiên tin ngoài a cu có th thc thi nhng  án công ngh vũ tr khng l. Trong khi ó, nhà vt lí ht Fermilab ã ngh hưu, Dick Carrigan, ngưi vn nghiên cu  phòng thí nghim vt lí năng lưng cao nm ngoài vùng ngoi ô Chicago, ã b ra 5 năm qua cn 43 Tuyn Physics World 2008 | © hiepkhachquay cù tinh lc 11.224 ngun nhn ra bi V tinh Thiên văn Hng ngoi (IRAS) xung còn mt nhóm ng c viên có s phát x hng ngoi dư tha. Carrigan còn chp nhn kh năng rng mt s qu cu có kh năng không hoàn toàn hoàn chnh. T mt vùng kho sát cha hơn mt triu ngôi sao kiu mt tri, hai sao ã ưc quét cho tín hiu vô tuyn d thưng: không tìm thy gì c. Mt trong nhng tiêu chuNn chn lc chính ca Carrigan, ngoài s thiu bi và s có mt ca nhng vch ph nht nh biu th mt công trình nhân to, là các ngun phi có nhit  hng ngoi 200 – 600 K. Lí gii ca ông là s sng như chúng ta bit quanh quNn trong khong 200 K và nhit  trên 400 K có th to trc trc cho nn in t ca nn văn minh ngoài Trái t. Không có gì ngc nhiên là không phi ai cũng ng ý như vy. “Khó mà d oán rng nu như các nn văn minh xây dng nhng qu cu Dyson, thì h s phát x li nhit hao phí ca h  200 K”, Werthimer nói. “Tôi cũng không ng ý rng h ang có nn in t hc ging ht như ca chúng ta. Bn không th bác b nhng nn văn minh tiên tin ch vì bn không tìm thy nhit dư tha vi bưc sóng 12 µm [tương ng vi nhit  250 K]”. Các qu cu Dyson có l không d gì tìm thy, nhưng vic tìm kim chúng là mt s mc c so vi tìm kim SETI thi gian thc, chúng thưng bao gm mt chương trình quan sát tích cc vi nhng cơ cu in t phc tp và kính thiên văn công ngh cao. Hơn na, không ging như a s cuc tìm kim SETI vô tuyn và kh kin, các nhà thiên văn ang tìm kim công ngh vũ tr không cn gi s rng bên ngoài Trái t có mt s hp dn tích cc v s truyn thông gia các sao. Vi tt c nhng gì chúng ta bit, h có l là nhng k công ngh cao ơn gin mun có tui th sao. Nhà thiên văn vt lí James Annis ti Fermilab ã áp dng trit hc cho cuc tìm kim hn ch ca riêng ông tìm nhng nn văn minh KIII. Cách ây vài năm, ông ã phân tích ng lc hc chuyn ng quay ca 137 thiên hà khác nhau t cm thiên hà Ursa Major và Virgo. Ông ã lp biu   sáng sao ca chúng theo s phân tán vn tc sao ca chúng, s o ng lc hc và ng hc ca s phân b sao khi các thiên hà chuyn ng vào và i qua các thiên hà ch ca chúng. Mt thiên hà ưc khai thác kĩ thut, trong ó hu như mi ngôi sao kiu Mt tri bên trong thiên hà u b khép kín trong mt qu cu Dyson có s phát x hng ngoi rt cao,  sáng quang hc yu và vn tc quay sao thuc thiên hà cao trong trưng hp các thiên hà hình cu; hay s phân tán sao vn tc cao trong trưng hp các thiên hà elip. Theo tính toán ca Annis, mt du hiu công ngh vĩ mô như th có l bn s thy ch khong mt phn 100 ca 1% ánh sáng phát ra t thiên hà. “Nu bn nhìn thy nhng ám mây bi rõ ràng xung quanh mt thiên hà ng c viên trong vùng hng ngoi, thì nó có th là mt thiên hà sao bi l m trong ó bi rt dày c và bn có th nhìn thy s hình thành sao ang din ra”, ông nói. “Nhưng nu bn thu ưc mt nh thiên hà hng ngoi hoàn toàn trơn không có vón cc, thì ó là mt i tưng lí thú”.  to ra mt s chp chong quang hc như th  quy 44 http://www.thuvienvatly.info | © hiepkhachquay mô thiên hà, mt nn văn minh thiên hà KIII cn phi chim c hu ht tng ngôi sao kiu Mt tri bên trong thiên hà ca nó. “Chúng ta có th loi tr nhng kiu nn văn minh nht nh”, Werthimer nói. “Tôi không nghĩ rng có nhng nn văn minh  ngoài kia khai thác toàn b sc mnh ca thiên hà hay cm thiên hà ca h. D oán ca tôi là ch t d liu thiên văn trên file, chúng ta s phát hin ra mt nn như th do ngu nhiên thôi”. Trẻ hóa sao Cho dù là nhng nn văn minh ngoài a cu không quyt nh xây dng nhng qu cu Dyson  quy mô thiên hà, thì h có l thích làm tr hóa ngôi sao ch ca mình. Mt tri ca chúng ta ã  vào na chng ưng trong pha hot ng chính ca nó, nó s tn ti trong 5 t năm hay ngn y thi gian na. Sau khi t cháy ht khong 10% lưng hydrogen gn lõi ca nó, Mt tri s bt u i vào “pha knh ” ca nó, khi ó nhng ngôi sao khi lưng c Mt tri qua khi giai on hot ng chính và n ra làm t cháy mi th trong cơn tnh gic ca chúng. Vic hòa ln bt kì lưng hydrogen nào còn li vào vùng tâm do ó s giúp làm cân bng ngôi sao và cn tr sc công kích ca s dãn n này. Ví d, nu – cách nay 1 t năm – các cư dân ca Trái t bng cách nào ó hòa ln ch 10% hydrogen trong lp v Mt tri vào sâu trong lõi ca nó, thì h có th kéo dài tui th ca ngôi sao lên 10 t năm hay ngn y. Nhà khoa hc hành tinh Martin Beech ti i hc Regina  Saskatchewan, Canada, nói vic này có th làm ưc bng mt laser. “Nu bn có kh năng s dng mt laser  to ra mt im nóng  gn lõi nhit hch ca Mt tri, thì iu ó s ưa n s hòa trn i lưu t nhiên ca hydrogen bên ngoài”, ông nói. iu ó hu như là mt chn la khó cho cuc ua ca loài ngưi  giai on phát trin ca chúng ta hin nay, nhưng liu có cách nào cho chúng ta tìm bng chng rng mt nn văn minh KII tiên tin hơn ã thu ưc mt kì công như th ? Fred Rasio, mt nhà thiên văn vt lí ti i hc Northwester  Illinois nói rng bt kì quá trình nào rót nhiên liu hydrogen mi vào lõi sao sau khi ngôi sao ã t cháy trong mt khong thi gian u s làm cho nó trông ging như mt “k tt hu xanh xao”. Nhng ngôi sao này ang tt hu theo chui hot ng chính ti im ngng t cháy hydrogen, và vì th nóng hơn, sáng hơn và xanh hơn so vi mi ngôi sao khác trong cm xung quanh. Nhng ngôi sao tt hu màu xanh ưc cho là hình thành do va chm vi nhng ngôi sao kiu Mt tri khác, hay do s hp nht sao ôi, quá trình làm phân b li hydrogen và khin cho chúng tin hóa khác vi nhng ngôi sao có khi lưng tương t. Khong 500 ngôi sao tt hu màu xanh ã ưc bit, và thưng tìm thy trong nhng cm thiên hà m, còn tr ging như cm thiên hà trong ó Mt tri ca chúng ta ã hình thành chng 4,5 t năm v trưc và trong nhng cm sao hình cu dày c, già nua vây quanh thiên hà ca chúng ta. Beech tin rng mt phn nào ó trong s nhng ngôi sao tt hu màu xanh có th ưc công ngh vũ tr và v cơ bn trông ging như mt ngôi sao tt hu màu xanh tin hóa t nhiên, mc dù nhiu nhà thiên văn vt lí không tán thành th. “Nhng cm sao hình cu này là môi 45 Tuyn Physics World 2008 | © hiepkhachquay trưng cc kì không thích hp cho s sng”, Rasio nói. “Nhng ngôi sao âm sm vào nhau  giai on ngn hơn thi gian sng ca chúng”. Thách thc quan sát. ĩa tin hành tinh là mt ĩa bi t phát mnh ra bc x hng ngoi bao quanh mt ngôi sao rt tr ưc cho là  trong quá trình ng lc hc ca s hình thành hành tinh. Thành phn bi phát x hng ngoi cao ca chúng có kh năng làm cho chúng b nhm ln vi các qu cu Dyson nhân to. Mario Livio ti Vin Khoa hc Kính thiên văn vũ tr  Maryland còn ch ra rng nhng cm sao hình cu khét ting là nghèo kim loi và vì th không ưc trông i là mnh t phì nhiêu ang săn tìm cho nhng hành tinh kiu Trái t. “Ti sao li vin dn công ngh vũ tr bên trong các cm sao hình cu  gii thích cái là mt hin tưng tt hu màu xanh rt t nhiên ?”, ông phát vn. “Hin nay, ây là mt thí nghim tưng tưng”, Beech nói, ông hin ang nghiên cu các mô hình có th cho phép nhng ngôi sao tt hu màu xanh t nhiên và nhân to ưc phân bit. “Nhng ngôi sao tt hu màu xanh t nhiên có l s bt u tin hóa n nhit  lnh hơn, còn mt ngôi sao tt hu màu xanh ưc hòa trn nhân to s luôn luôn tin hóa n nhit  nóng hơn. Mt ngôi sao tt hu màu xanh tìm thy có nhit  nóng hơn nhng ngôi sao kiu ó to ra bi s hp nht t nhiên s tr thành mt ng c viên có kh năng cho mt ngôi sao b can thip kĩ thut nhân to”, ông nói. 46 http://www.thuvienvatly.info | © hiepkhachquay Giả thuyết năng lượng Tht khó mà bình lun loi nào trong s các nn văn minh công ngh t năm tui có kh năng chim hu tng ngôi sao kiu Mt tri trong thiên hà có th có trí tu. Werthimer nhn thy rng nu s sng ngoài Trái t tng ưc tìm thy, thì có th bt ng qua mt s thí nghim không có gì  làm vi SETI – như thông qua các thí nghim neutrino, sóng hp dn hay ơn cc t. Như Dyson ch rõ, không th nào d oán dng năng lưng sao nào mà mt nn văn minh ngoài Trái t s chn la. “Mt s ngưi nghĩ rng nhng nn văn minh tiên tin có l ã phát trin qua khi pha công ngh ca h vào mt pha kì bí hơn”, Werthimer nói. “Tôi không rõ ó ch là vì ngày nay nn văn minh ca chúng ta quan tâm n giá du, ó là cái mà nhng nn văn minh khác sp i ti. Bn có th nghĩ có nhng nn văn minh rt tiên tin  ngoài kia không ói khát nhng lưng năng lưng vô tn”. Ngun: The search for astroengineers (Physics World, tháng 4/2008) hiepkhachquay dch An Minh, ngày 02/04/2008, 10:11:28 . © hiepkhachquay Đi tìm nhng ngưi kĩ sư vũ tr Bruce Dorminey Từ trước đến nay đã thất bại trước việc tìm bằng chứng cho những nền văn minh ngoài địa cầu bằng cách tìm kiếm sự truyền. bn không tìm thy nhit dư tha vi bưc sóng 12 µm [tương ng vi nhit  250 K]”. Các qu cu Dyson có l không d gì tìm thy, nhưng vic tìm kim chúng là mt s mc c so vi tìm kim. riêng ca h. Thay vì tìm kim du hiu ca nhng nn văn minh tiên tin bng cách tìm kim tín hiu vô tuyn và kh kin, mt s nhà vt lí nghĩ rng cách có li hơn là nên tìm bng chng ca