Năm 1967, Jocelyn Bell phát hiện sao xung từ vệt mực một phần tư inch trên cánh đồng Cambridge

Ngày 28 tháng 11 năm 1967, tại Cambridge, nghiên cứu sinh Jocelyn Bell một mình cúi sát xuống cuộn giấy biểu đồ đang ghi lại dữ liệu bầu trời cùng các ngôi sao. Giữa những nét vẽ quen thuộc hiện lên một «vết bẩn» kỳ lạ chỉ chiếm khoảng một phần tư inch và không phải lúc nào cũng xuất hiện. Vừa trông thấy tín hiệu bất thường ấy, cô đã vô cùng lo lắng rằng bản thân đã đấu nhầm dây cáp ngoài hiện trường, sắp sửa bị phát hiện là một nhà khoa học bất tài và sẽ bị đuổi khỏi Cambridge. [1][6]

Thế nhưng, vệt mực chưa đầy một centimet ấy không phải là một lỗi kỹ thuật ngớ ngẩn do bàn tay con người tạo ra. Nỗi sợ hãi tưởng chừng sẽ bóp nghẹt sự nghiệp của cô gái trẻ lại chính là điểm khởi đầu cho việc nhận diện một loại thiên thể hoàn toàn mới trong vũ trụ. Vết mực dài một phần tư inch trên cánh đồng gió lộng không chỉ mở ra một cuộc rà soát chấn động nền thiên văn học đương thời, mà còn châm ngòi cho một trong những nghịch lý và tranh cãi dai dẳng nhất về sự công nhận dành cho những người thầm lặng phía sau kính thiên văn. [6][1]

Bốn mẫu ruộng và 125 dặm dây cáp trên cánh đồng Cambridge

Cỗ máy thu nhận vệt mực lạ lùng ấy không nằm trong những tòa nhà mái vòm trắng muốt thường thấy của giới thiên văn, mà trải rộng ngay ngoài rìa thị trấn, trên nền đất ẩm ướt của vùng đồng lầy Cambridge fens. Tại vùng ngoại ô lộng gió này, cô nghiên cứu sinh trẻ Jocelyn Bell cùng Antony Hewish và những người khác trong nhóm đã trực tiếp bắt tay xây dựng mạng ăng-ten Interplanetary Scintillation Array, một trạm quan sát thuộc Đài quan sát Vô tuyến thiên văn Mullard ở Cambridge. [10][1][2]

Mục đích cốt lõi của công trình là nghiên cứu hiện tượng nhấp nháy giữa các hành tinh (interplanetary scintillation), một hiệu ứng vô tuyến giúp các nhà khoa học khảo sát và tìm hiểu bản chất của các thiên thể quasar xa xôi. Toàn bộ thiết kế kỹ thuật của đài quan sát đều được tính toán chuẩn xác cho mục tiêu nghiên cứu quasar, và việc phát hiện những ngôi sao xung bí ẩn chưa từng xuất hiện trong bất kỳ toan tính ban đầu nào của nhóm nghiên cứu. [1][3]

Khi nhìn bằng mắt thường từ xa, trạm ăng-ten khổng lồ này mang diện mạo kỳ lạ khác hẳn những thiết bị khoa học tối tân đương thời. Chính Bell từng mô tả kính thiên văn trông như bốn mẫu Anh đồng ruộng trồng hoa bia (hop), nơi hàng nghìn cột gỗ mộc mạc được chôn thẳng hàng trên mặt đất lầy lội, nối kết với nhau bởi những chuỗi dây kim loại giăng mắc ngang dọc trên nền trời xám xịt. [6]

Để biến cánh đồng cọc gỗ thành một cỗ máy thu nhận sóng từ vũ trụ, nhóm nghiên cứu đã phải giằng néo và lắp đặt tổng cộng 125 dặm dây và cáp điện trên khắp khu vực. Từng sợi cáp và đường dây kim loại chạy dọc theo những hàng cọc, biến bốn mẫu đất hoang sơ thành một mạng lưới điện tử rộng lớn sẵn sàng hứng trọn mọi tín hiệu vô tuyến truyền tới Trái Đất. [6]

Sau khi công trình đồ sộ và nặng nhọc này vừa được hoàn thành, không khí nhộn nhịp ban đầu của công trường nhanh chóng khép lại. Phần lớn thành viên trong nhóm nghiên cứu lần lượt rời khỏi trạm để chuyển sang các dự án thiên văn khác. Công việc vận hành kính thiên văn cùng trọng trách thực hiện trọn vẹn cuộc khảo sát bầu trời rộng lớn từ đó được giao lại cho một mình Bell tự gánh vác. [6]

Từng thước giấy dưới ánh đèn và vệt mực bị coi là rác

Toàn bộ dữ liệu thu được từ kính thiên văn vô tuyến thời điểm ấy không hề có sự trợ giúp xử lý của bất kỳ cỗ máy tính nào. Thay vào đó, kết quả quan sát chỉ hiển hiện thành những đường ngoằn ngoèo màu đỏ trải dài trên các cuộn giấy ghi biểu đồ chuyển động liên tục. Với tư cách là nghiên cứu sinh, cô gánh trên vai nhiệm vụ phân tích từng nét vẽ ấy, cẩn thận phân loại đâu là tín hiệu thực và đâu là nhiễu vô tuyến. Đôi khi, cô phải xem xét tới 96 feet dữ liệu giấy mỗi đêm, tương đương khoảng 29 mét. Để hoàn thành một lần khảo sát đầy đủ bầu trời, chiều dài giấy biểu đồ mà cô cần đọc thủ công lên tới 400 feet. [6][1]

Dưới ánh đèn làm việc, một tín hiệu bất thường thực ra đã lọt vào dữ liệu của trạm quan sát từ tháng 8 năm 1967. Tuy nhiên, giữa núi giấy tờ dày đặc, phải mất trọn vẹn ba tháng kiểm tra thủ công cô mới tìm thấy nó. Khi mô tả lại cảm giác lúc vệt tín hiệu này bất ngờ xuất hiện giữa các đợt quan sát, cô đã dùng hình ảnh một chiếc xe đỗ trước ống kính với ánh đèn cảnh báo nhấp nháy. [1][6]

Qua quá trình theo dõi, cô xác định tín hiệu phát xung với độ đều đặn rất cao, khoảng một xung mỗi một phần ba giây một lần. Do tính đều đặn gần như hoàn hảo của tín hiệu, ban đầu người ta cho rằng đó là nhiễu ngẫu nhiên, nhưng giả thuyết này nhanh chóng bị bác bỏ. [1][2]

Nhận thấy hiện tượng lạ lùng không thể bỏ qua, cô lập tức báo cáo tín hiệu bất thường cho người hướng dẫn Antony Hewish. Dù vậy, phản ứng ban đầu của Hewish chỉ là sự gạt bỏ khi ông một mực khẳng định đó chắc chắn là nhiễu nhân tạo. [1]

Mật danh LGM-1 và nghi vấn về nền văn minh ngoài Trái Đất

Nghi ngờ về một lỗi kỹ thuật hay nhiễu thiết bị dần bị xóa bỏ khi tín hiệu được xác nhận bởi một đài quan sát khác. Nhiễu cục bộ rõ ràng bị loại trừ, và các phép đo chuyên biệt xác định nguồn phát nằm ngoài Hệ Mặt Trời nhưng vẫn nằm trong Dải Ngân Hà. Tọa độ thiên cầu của nguồn tín hiệu được định vị chính xác ở xích kinh 19h 19m, xích vĩ +21 độ, nằm trong chòm sao Vulpecula. Nguồn phát ban đầu nhận tên gọi gốc là CP 1919, viết tắt của «Cambridge Pulsar tại RA 19 19». Chu kỳ chính xác của nó được đo đạc là 1,3373 giây và độ rộng xung là 0,04 giây. [3][2]

Trước sự chuẩn xác đến kỳ lạ của các xung sóng, các nhà phát hiện, gồm Bell Burnell và Hewish, đã cân nhắc khả năng nguồn tín hiệu đến từ nền văn minh ngoài Trái Đất. Vì vẻ ngoài giống như tín hiệu của người ngoài hành tinh, nguồn tín hiệu được tạm thời đặt biệt danh là «Little Green Man 1» (LGM-1). [2][1]

Khả năng này lập tức kéo theo những lo ngại chưa từng có tiền lệ trong phòng thí nghiệm. Nhóm nghiên cứu đã đặt ra câu hỏi về trách nhiệm công bố kết quả nếu họ thực sự đã phát hiện sự sống ngoài vũ trụ. [2]

Dù vậy, Bell Burnell đã sớm nghi ngờ nguồn gốc người ngoài hành tinh. Sự hoài nghi ấy xuất hiện ngay sau khi cô phát hiện thêm một tín hiệu tương tự phát ra từ một phần khác của bầu trời. [2]

Ngọn hải đăng vũ trụ và cái tên bị đẩy xuống hàng thứ hai

Trong vòng hai tháng tiếp theo, Bell Burnell tìm thấy thêm ba nguồn phát xung tương tự trên các dải giấy ghi dữ liệu. Khi những nhịp đập ấy không còn là hiện tượng cá biệt, một hội thảo khoa học được tổ chức để công bố phát hiện này. [3]

Tham dự hội thảo, Giáo sư Fred Hoyle ngay từ đầu đã cho rằng các xung vô tuyến phải xuất phát từ một vụ nổ siêu tân tinh. Cả hai nhà nghiên cứu Thomas Gold và Fred Hoyle ngay khi nghe thông báo đã xác định thiên thể kỳ lạ này chính là một ngôi sao neutron quay nhanh. [3][2]

Về bản chất, sao xung là sao neutron cực kỳ dày đặc và quay rất nhanh. Trong lúc tự quay, thiên thể liên tục phát ra luồng bức xạ quét qua không gian, giống hệt một ngọn hải đăng phát ra chùm sáng chuyển động giữa màn đêm. [3][5]

Dù là người kiên trì lần theo dấu vết tín hiệu, Bell Burnell vẫn ghi nhận rằng các nhà khoa học khác có thể đã phát hiện ra sao xung trước cô. Tuy nhiên, những quan sát của họ ở thời điểm trước đó hoặc bị bỏ qua, hoặc nhanh chóng bị gạt bỏ mà không được ai tiếp tục đào sâu. [2]

Ngày 24 tháng 2 năm 1968, công trình chính thức ra mắt giới khoa học toàn cầu khi tạp chí Nature ấn hành bài báo mang tiêu đề «Observation of a Rapidly Pulsating Radio Source». Từ cụm từ mô tả nguồn vô tuyến phát xung này, một phóng viên khoa học của tờ Daily Telegraph đã đề xuất tên gọi rút gọn là «pulsar». [2][6]

Thế nhưng, bài báo làm thay đổi ngành thiên văn lại đứng tên năm tác giả theo một trật tự đầy cay đắng. Người hướng dẫn luận văn của cô là Antony Hewish được liệt kê ở vị trí đầu tiên, còn tên của Jocelyn Bell bị đẩy xuống hàng thứ hai. [1]

Vụ nổ Nobel 1974 và những cuộc họp cửa đóng then cài

Sự phân biệt đối xử không dừng lại ở thứ tự đề tên trên mặt báo. Trong những tháng ngày tiếp theo, Antony Hewish và Martin Ryle bắt đầu tổ chức các cuộc họp mà cô hoàn toàn không được mời tham dự. Khi báo giới tìm đến Cambridge, sự thiên vị càng lộ rõ. Trong một bài giảng năm 2020 tại Đại học Harvard, cô mô tả các cuộc phỏng vấn báo chí thời điểm đó là «ghê tởm»: trong khi Hewish được hỏi về vật lý thiên văn, thì cô lại bị phóng viên vặn hỏi về số đo ba vòng, có bao nhiêu bạn trai và liệu có thể cởi bớt cúc áo ra hay không. [1]

Đỉnh điểm của sự gạt bỏ diễn ra vào năm 1974, khi Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển trao Giải Nobel Vật lý cho Antony Hewish và Martin Ryle vì công trình tiên phong trong thiên văn học vô tuyến. Bản tuyên dương trích dẫn đặc biệt kỹ thuật tổng hợp khẩu độ của Ryle và «vai trò quyết định» của Hewish trong khám phá sao xung. Phát hiện chấn động mở ra cả một nhánh thiên văn vật lý mới cuối cùng lại đem về giải Nobel cho người hướng dẫn, còn bản thân cô — người đầu tiên nhận ra tín hiệu bất thường và kiên trì theo đuổi nó — lại hoàn toàn vắng bóng. [1][8]

Quyết định này lập tức thổi bùng một cơn bão chỉ trích trong giới thiên văn học. Ngay tại thời điểm đó, nhà thiên văn Fred Hoyle đã lên tiếng phê bình việc ủy ban giải thưởng bỏ sót cô. Hoyle thậm chí công khai cáo buộc Hewish đánh cắp dữ liệu của cô, một phát ngôn gây chấn động toàn thế giới và khiến ông đứng trước nguy cơ bị kiện phỉ báng. Sau vụ kiện phỉ báng, Hoyle phải viết thư xin lỗi đăng trên tờ *The Times*, chuyển sang đổ lỗi cho ủy ban Nobel thay vì Hewish. Cú va chạm nảy lửa này để lại hậu quả nặng nề: theo nhà viết tiểu sử Simon Mitton, chính vì những lời chỉ trích gay gắt đó mà ủy ban Nobel đã gạch tên Hoyle khỏi danh sách xét thưởng trong tương lai. [1][9]

Hoyle không phải là người duy nhất bất bình trước kết quả năm 1974. Nhiều nhà thiên văn học nổi tiếng như Thomas Gold và Jeremiah Ostriker đều bày tỏ quan điểm rằng cô xứng đáng được trao Giải Nobel cùng Hewish và Ryle. Đánh giá về sự bất công này, nhà vật lý thiên văn Feryal Özel của Đại học Arizona nhận xét rằng chính cô đã góp sức xây dựng kính thiên văn, nhận ra tín hiệu và kiên trì lập luận đó là tín hiệu thực — một vai trò chủ đạo khó có thể xem nhẹ. [7][1]

Lời hồi đáp bằng quỹ học bổng ba triệu đô la

Năm 1977, cô từng bày tỏ quan điểm rằng sẽ là hạ thấp giải Nobel nếu trao cho nghiên cứu sinh, trừ những trường hợp đặc biệt xuất sắc, và cô không cho rằng trường hợp của mình thuộc diện đó. Nhưng về sau, cô nhìn nhận thẳng thắn hơn về rào cản vô hình mà mình từng đối mặt: «việc tôi là nghiên cứu sinh và là phụ nữ, cả hai yếu tố kết hợp lại, đã hạ thấp vị thế của tôi trong việc nhận Giải Nobel». Trong suốt 18 năm sau đó, cô phải làm việc bán thời gian và liên tục chuyển chỗ ở theo chân chồng, một thực tế đã định hình đáng kể sự nghiệp của cô. Dẫu vậy, những nỗ lực bền bỉ đã đưa cô tới vị trí Giáo sư Vật lý tại Đại học Mở, một cột mốc giúp số lượng nữ giáo sư vật lý ở Anh lập tức tăng gấp đôi. Đứng ở cương vị ấy, cô mô tả bản thân là «hình mẫu, phát ngôn viên, đại diện và người cổ vũ phụ nữ trong khoa học tại Anh». [1][7]

Trong khi đó, tín hiệu vũ trụ mà cô kiên trì bảo vệ đã bước khỏi giảng đường thiên văn để đi sâu vào đời sống văn hóa đại chúng. Năm 1979, ban nhạc post-punk người Anh Joy Division đã sử dụng hình ảnh các xung vô tuyến của CP 1919 do nhà thiên văn vô tuyến Harold Craft tạo ra để làm bìa cho album đầu tay mang tên «Unknown Pleasures». Sự tôn vinh từ giới học thuật đỉnh cao cũng dần tìm về với cô: đến năm 2021, cô trở thành người phụ nữ thứ hai nhận Huy chương Copley, sau nhà hóa học Dorothy Hodgkin vào năm 1976. [1][2]

Năm 2018, cô được trao Giải thưởng Breakthrough đặc biệt về Vật lý Cơ bản trị giá 3 triệu đô la (£2,3 triệu) «vì những đóng góp cơ bản vào việc khám phá sao xung và cả đời lãnh đạo truyền cảm hứng trong cộng đồng khoa học». Cô quyết định hiến toàn bộ 3 triệu đô la giải Breakthrough để thành lập quỹ học bổng do Viện Vật lý quản lý, hỗ trợ phụ nữ, sinh viên dân tộc thiểu số và sinh viên tị nạn trở thành nhà nghiên cứu vật lý. Hơn nửa thế kỷ sau ngày một mình đối diện với vệt mực bất thường trên cánh đồng Cambridge, nhịp xung của ngọn hải đăng vũ trụ năm nào đã trở thành nguồn sáng mở đường cho những thế hệ yếu thế bước vào thế giới khoa học. [1][5]

Nguồn

1. Jocelyn Bell Burnell (Wikipedia) (en.wikipedia.org, bách khoa)
2. PSR B1919+21 (Wikipedia) (en.wikipedia.org, bách khoa)
3. QVMAG: Grote Reber Medal Winners (web.archive.org, nguồn gốc)
4. [1206.0428] On Pulsar Distance Measurements and their Uncertainties (arxiv.org, nguồn gốc)
5. Dame Jocelyn Bell Burnell FRS:oration (www.bath.ac.uk, bài viết)
6. BBC - Belief - Jocelyn Bell Burnell (web.archive.org, bài viết)
7. CWP at physics.UCLA.edu // Jocelyn Bell Burnell (web.archive.org, bài viết)
8. tags --> <title>University of Bath - Public Relations - Internal news (web.archive.org, bài viết)
9. Fred Hoyle: the scientist whose rudeness cost him a Nobel prize | Nobel prizes | The Guardian (www.theguardian.com, bài viết)
10. Professor Jocelyn Bell Burnell FRS - Spectrum of astronomy (web.archive.org, bài viết)

Ảnh bìa: minh họa do AI tạo, kèm chữ; không phải ảnh tư liệu, không mô tả khuôn mặt người thật.