Khám Phá Nguồn Gốc Của Các Từ Trường Trong Vũ Trụ

Các từ trường trong vũ trụ đang ẩn chứa nhiều bí ẩn lớn mà chúng ta còn chưa khám phá hết.

Chúng xuất hiện từ đâu, và cơ chế nào đã tạo ra các từ trường trải rộng khắp vũ trụ? Đó là những câu hỏi lớn trong lĩnh vực vật lý thiên văn.

Mới đây, một nhóm nghiên cứu đã trình bày một giả thuyết mới mẻ, cho rằng các từ trường này được hình thành từ một “cục pin bụi” khổng lồ, giống như một bộ khung hỗ trợ cho sự hình thành của các ngôi sao đầu tiên.

Hình vẽ từ trường của một hạt muon (Ảnh: Newton Henry Black/ Wikimedia commons).

Từ trường không chỉ có mặt trên Trái đất. Từ trường của hành tinh chúng ta có vai trò quan trọng trong việc bảo vệ chúng ta khỏi bức xạ nguy hiểm từ vũ trụ, đồng thời cũng hướng dẫn các loài chim trong những chuyến di cư của chúng.

Khi nhìn vào các hành tinh và ngôi sao khác, ta thấy một bức tranh đáng chú ý. Sao Mộc và Mặt Trời đều sở hữu từ trường mạnh mẽ hơn so với Trái đất. Hơn nữa, toàn bộ Dải Ngân Hà cũng không thiếu từ trường của riêng mình, nhưng độ mạnh của nó lại yếu hơn khoảng 1 triệu lần so với Trái đất, trải dài qua những khoảng cách hàng chục nghìn năm ánh sáng.

Các nhà thiên văn học còn phát hiện ra những từ trường lớn hơn, những từ trường này thậm chí có khả năng bao trùm cả những cụm thiên hà rộng lớn, với kích thước đến hàng triệu năm ánh sáng.

Vậy điều gì đã tạo ra những từ trường vĩ đại này? Dù cho cường độ của chúng có thấp, nhưng chúng chắc chắn đến từ những nguồn năng lượng khổng lồ. Trải qua hàng thập kỷ, các nhà nghiên cứu đã xây dựng nên nhiều lý thuyết, phần lớn trong số đó dựa vào việc khuếch đại những trường “hạt giống” yếu để tạo ra những từ trường mạnh mẽ như hiện nay.

Thế nhưng, câu hỏi đặt ra là: những trường hạt giống đó xuất hiện từ đâu? Gần đây, một giả thuyết mới đã được đề xuất.

Theo đó, trong thời kỳ đầu của vũ trụ, khoảng vài trăm triệu năm sau Big Bang, các ngôi sao và thiên hà đầu tiên bắt đầu hình thành và phát sáng. Khi những ngôi sao này qua đời, chúng để lại những nguyên tố nặng hơn, tìm thấy nhau và hình thành nên các hạt bụi đầu tiên.

Những hạt bụi này thường mang điện tích, do liên tục bị bức xạ và va chạm với nhau. Khi thế hệ sao thứ hai phát sáng, ánh sáng mạnh mẽ của chúng có thể đẩy các hạt bụi tiếp tục di chuyển qua không gian.

Khi các hạt bụi này di chuyển, chúng tạo ra dòng điện yếu nhưng trải rộng, như một dây đồng kéo dài hàng nghìn năm ánh sáng. Do diễn biến không đồng nhất của bức xạ qua khí giữa các vì sao, nên các hạt bụi thường tụ lại ở một số khu vực, trong khi lại trở nên thưa thớt ở những nơi khác. Điều này gây ra sự khác biệt về dòng điện, từ đó tạo ra từ trường một cách tự nhiên, theo các quy luật điện từ.

Trong nghiên cứu mới này, các nhà khoa học nhận thấy rằng cường độ của từ trường này rất yếu, chỉ khoảng 1 phần tỷ so với từ trường của Trái đất, nhưng đủ để các hiện tượng vật lý thiên văn khác phát triển và hình thành từ trường mà chúng ta thấy ngày nay.

Dù đây chỉ là một giả thuyết, kết quả từ nó đang chỉ ra một công thức mô phỏng quá trình tiến hóa của các thiên hà cùng từ trường của chúng. Đó là một bước tiến quan trọng để so sánh giữa những dự đoán này và thực tế của từ trường mà chúng ta quan sát trong vũ trụ.

Khó mà quay ngược thời gian để làm sáng tỏ nguồn gốc từ trường trong vũ trụ, nhưng thông qua những lý thuyết như trên, chúng ta có thể phần nào tái hiện bức tranh quá khứ, tiến gần hơn đến việc hiểu rõ vũ trụ bao la mà Trái đất của chúng ta là một phần không thể thiếu.