Khoảng trống giữa các vì sao hoá ra không hề trống

Có một ngôi sao ở rất xa, và ánh sáng bay ra từ nó đã bị đổi khác trên đường đi. Chuyện đó sẽ chẳng lạ nếu giữa đường có bụi, có khí, có một tấm kính nào đó chắn ngang. Nhưng ở đây thì không có gì cả. Không bụi, không khí, không tấm kính. Chỉ có khoảng trống. Vậy mà khoảng trống ấy hình như đã làm được một việc gì đó với ánh sáng.

Đo được gì

Ngày 18/08/2026, một nhóm nghiên cứu quốc tế công bố kết quả của họ trên tạp chí Nature. Bài báo mang tên "Vacuum birefringence and the polarized X-ray emission from a radio magnetar", có 16 tác giả, trong đó có Tiến sĩ Marcus Lower thuộc Swinburne University of Technology ở Australia.

Thứ họ nhìn vào là một ngôi sao có mã số 1E 1547.0-5408, gọi tắt là 1E1547. Nó thuộc loại sao từ (magnetar), một dạng hiếm của sao neutron (neutron star). Sao neutron là phần lõi còn sót lại sau khi một ngôi sao lớn nổ tung, đặc tới mức một thìa vật chất của nó nặng bằng cả một quả núi. Còn sao từ thì đặc biệt ở chỗ khác: nó mang từ trường mạnh nhất mà con người từng biết trong vũ trụ.

Nhóm nghiên cứu dùng ba thiết bị cùng lúc. Kính IXPE của NASA chuyên đo phân cực của tia X. Kính NICER đặt trên Trạm Vũ trụ Quốc tế cũng bắt tia X. Và kính vô tuyến Parkes, tên gọi Murriyang, thuộc CSIRO là cơ quan khoa học quốc gia Australia, thu sóng vô tuyến từ ngôi sao. Tiến sĩ Lower là người thu phần dữ liệu vô tuyến ấy, rồi đưa vào siêu máy tính Ngarrgu Tindebeek của Swinburne để phân tích.

Ở đây cần nói rõ "phân cực" (polarization) là gì. Ánh sáng đi tới mắt bạn theo kiểu một sợi dây rung. Bình thường nó rung lộn xộn đủ mọi hướng. Khi ánh sáng bị phân cực, các nhịp rung ấy xếp lại có trật tự, phần lớn cùng nghiêng về một hướng.

Sóng vô tuyến từ 1E1547 cho nhóm nghiên cứu biết một điều may mắn: trục từ và trục quay của ngôi sao gần như trùng nhau, và từ Trái Đất chúng ta đang nhìn nó gần như thẳng từ phía cực xuống. Đó là góc nhìn thuận lợi hiếm có.

Rồi hai manh mối hiện ra. Thứ nhất, tia X mà IXPE ghi được có mức phân cực rất cao. Thứ hai, hướng phân cực ấy bám theo từ trường của ngôi sao đúng y như những gì sóng vô tuyến cho thấy.

Giải thích nào đang được đưa ra

Nhóm nghiên cứu cho rằng họ có thể đã bắt được một hiện tượng tên là lưỡng chiết chân không (vacuum birefringence).

Ý tưởng này do Werner Heisenberg, một trong những người mở đường cho vật lý lượng tử, nêu ra từ thập niên 1930, tức gần 90 năm trước. Ông cho rằng chân không tuyệt đối không hề rỗng. Bên trong nó luôn có những hạt ảo (virtual particles), chợt hiện ra rồi tan biến trong một khoảnh khắc cực ngắn, giống như bọt nước sủi lên rồi vỡ ngay trên mặt hồ. Bình thường chúng lộn xộn nên chẳng ai thấy gì.

Nhưng nếu có một từ trường đủ mạnh quét qua, đám hạt ảo ấy sẽ bị xếp lại theo hướng của từ trường. Khi đó khoảng trống không còn cư xử như khoảng trống nữa. Nó hoạt động gần giống một tấm kính đặc biệt, và ánh sáng đi xuyên qua sẽ bị đổi khác.

Vấn đề là "đủ mạnh" ở đây mạnh tới mức nào. Theo lời Tiến sĩ Lower, cần một từ trường mạnh hơn 100 triệu lần bất kỳ từ trường nào con người từng tạo ra trên Trái Đất. Con người thì chịu, không làm nổi. Vì thế phải đi mượn của thiên nhiên. Sao từ chính là phòng thí nghiệm mà vũ trụ dựng sẵn cho chúng ta.

Hãy để ý cách chính nhóm nghiên cứu nói về kết quả của mình: đây "có thể" là lần đầu tiên con người phát hiện trực tiếp hiện tượng này. Họ không nói chắc. Và tới thời điểm bài báo được công bố, giới khoa học vẫn chưa có một phép phát hiện nào dứt khoát về lưỡng chiết chân không.

Còn vướng ở đâu

Chưa ai biết chắc tín hiệu ấy đến từ đâu.

Lý do rất đơn giản và rất công bằng: quanh một sao từ còn nhiều thứ khác đang diễn ra, và vài thứ trong số đó cũng có thể làm tia X bị phân cực mạnh. Nhìn từ Trái Đất, các khả năng ấy để lại dấu vết na ná nhau. Muốn tách được đâu là dấu của hạt ảo, đâu là dấu của những quá trình khác, thì hai manh mối hiện có vẫn chưa đủ.

Tiến sĩ Lower nói cần thêm hai thứ. Một là thêm quan sát nữa, nhìn lâu hơn và nhìn kỹ hơn. Hai là các mô phỏng máy tính tiên tiến hơn, để dựng lại xem nếu lưỡng chiết chân không thực sự xảy ra thì tín hiệu phải trông ra sao, rồi đem so với thứ đo được. Có đủ hai thứ đó, theo lời ông, con người mới có thể khép lại hành trình mà Heisenberg đã mở ra gần 90 năm trước.

Nếu bạn muốn tự chạm vào phần đầu của câu chuyện này, có một việc làm được ngay ở nhà. Đeo một cặp kính râm loại phân cực, nhìn vào màn hình điện thoại hoặc máy tính, rồi nghiêng đầu thật chậm. Bạn sẽ thấy màn hình mờ dần đi, và tới một góc nào đó thì tối hẳn. Đúng thứ ánh sáng đang xếp hàng theo một hướng ấy là công cụ mà các nhà khoa học đã dùng để dò tìm ở tận ngôi sao kia.

Và câu hỏi vẫn còn để ngỏ: nếu "không có gì" mà vẫn làm được một việc gì đó, thì từ "trống rỗng" thật ra đang nói về cái gì?

Lưu ý

Bài viết dựa trên tin khoa học đã công bố, viết lại cho bạn đọc nhỏ tuổi. Có chỗ nào con muốn tìm hiểu thêm thì rủ bố mẹ đọc cùng nhé.