Sao mạch xung là gì?

Mùa thu năm 1967, nghiên cứu sinh Bell và giáo sư Hewish thuộc Khoa Thiên văn, Trường Đại học Liuser của nước Anh, trong khi quan sát thiên văn đã phát hiện một tín hiệu mạch xung vô tuyến rất kỳ lạ. Chu kỳ mạch xung của tín hiệu này rất ngắn, chỉ 1,37 giây, hơn nữa lại vô cùng ổn định, độ chính xác vượt qua bất cứ đồng hồ chuông nào trên Trái Đất. Nguồn mạch xung vô tuyến ấy, giống như các hằng tinh khác, cũng mọc lên từ phía đông và lặn xuống phía tây theo chuyển động quan sát được, do đó có thể suy đoán nó là một thiên thể trong vũ trụ.

Tín hiệu ấy là gì? Vì sao chu kỳ của nó ngắn mà lại ổn định đến thế? Ban đầu, có người mạnh dạn đoán rằng đó có thể là tín hiệu do người ngoài hành tinh gửi đến cho chúng ta. Thậm chí có người còn tưởng tượng ra những sinh vật ngoài hành tinh thấp bé, da màu xanh lục, có thể trực tiếp hấp thu năng lượng ánh sáng và nhiệt từ hằng tinh, với trí tuệ và trình độ khoa học vượt xa loài người. Đó là nguồn gốc của giả thuyết “người xanh nhỏ bé” khi ấy.

Nhưng về sau, các nhà thiên văn lần lượt phát hiện nhiều nguồn mạch xung từ những phương khác nhau trên bầu trời, từ đó phủ định ảo tưởng lãng mạn về “người xanh”. Vậy thực chất đó là loại thiên thể nào? Chu kỳ mạch xung vừa nhanh vừa ổn định không thể do hai thiên thể quay quanh nhau tạo ra, cũng khó đến từ sự giãn nở và co ngót có chu kỳ của chính thiên thể. Khả năng hợp lý nhất là thiên thể ấy đang tự quay. Nhưng nếu đúng như vậy, một thiên thể có chu kỳ tự quay chỉ khoảng một giây, hoặc còn nhanh hơn, nhất định phải có thể tích rất nhỏ; nếu không, dưới tác dụng của lực ly tâm, nó sẽ bị vỡ ra. Hơn nữa, bức xạ vô tuyến của thiên thể này hẳn phải mạnh theo một hướng nào đó, như thế mới tạo thành mạch xung khi nó tự quay. Rất có thể thiên thể này còn có từ trường cực mạnh. Suy luận đến đây, các nhà thiên văn bỗng nhớ tới sao nơtron đã được dự đoán bằng lý thuyết hơn 30 năm trước. Đó chính là một loại sao nơtron tự quay rất nhanh, còn gọi là sao mạch xung hay punxa.

Việc phát hiện sao mạch xung là một ví dụ rất đẹp trong khoa học: trước hết được dự đoán bằng lý thuyết, sau đó được xác nhận nhờ quan trắc. Phát hiện này được xem là một trong bốn phát hiện lớn của thiên văn học trong thập kỷ 60 của thế kỷ XX. Vì thế, giáo sư Hewish về sau đã nhận Giải thưởng Nôben Vật lý năm 1974.