Khám Phá Nguồn Gốc Của Các Từ Trường Trong Vũ Trụ

Bạn có biết rằng từ trường có mặt ở khắp nơi trong vũ trụ, nhưng những nguồn gốc của chúng là gì?

Hiện nay, các nhà khoa học đang tìm hiểu vấn đề thú vị: làm thế nào vũ trụ có thể tồn tại những từ trường rộng lớn như vậy.

Gần đây, một nhóm nghiên cứu đã đưa ra một lý thuyết mới, cho rằng những từ trường này được sinh ra từ một cấu trúc được gọi là “cục pin bụi”, hoạt động khi những ngôi sao đầu tiên xuất hiện.

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

Các từ trường hiện diện khắp không gian rộng lớn. Chúng đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ hành tinh khỏi bức xạ vũ trụ nguy hiểm, đồng thời hướng dẫn các loài chim trong sự di cư.

Một số hành tinh và sao cũng sở hữu từ trường của riêng mình, trong đó từ trường của sao Mộc và Mặt trời mạnh hơn so với Trái đất. Dải Ngân Hà cũng bao trùm một từ trường yếu hơn Trái đất khoảng 1 triệu lần, nhưng lại trải dài hàng chục nghìn năm ánh sáng.

Các nhà thiên văn học còn ghi nhận sự tồn tại của những từ trường khổng lồ, với kích thước lên đến hàng triệu năm ánh sáng, bao phủ toàn bộ những cụm thiên hà.

Vậy nguồn gốc của những từ trường khổng lồ này là gì? Mặc dù các trường này có sức mạnh yếu, nhưng chúng lại có phạm vi rất lớn, cho thấy rằng nguồn gốc của chúng phải đến từ những năng lượng cực mạnh.

Trong suốt nhiều thập kỷ qua, các nhà thiên văn học đã đề xuất nhiều cơ chế khác nhau để giải thích sự hình thành của các trường này, chủ yếu xoay quanh việc làm tăng cường các trường “hạt giống” yếu cho đến khi đạt tới mức độ như hiện tại.

Tuy nhiên, điều này lại khơi dậy câu hỏi về nguồn gốc của những trường hạt giống ấy.

Gần đây, các nhà nghiên cứu đã đưa ra một giải thích hoàn toàn mới. Thiết lập bối cảnh vào thời kỳ đầu của vũ trụ, khi nó mới chỉ đạt vài trăm triệu năm tuổi, các ngôi sao đầu tiên bắt đầu phát sáng. Sau khi các ngôi sao này đã chết, chúng để lại các nguyên tố nặng hơn, tạo thành những hạt bụi đầu tiên trong không gian.

Những hạt bụi này thường mang điện tích do sự tác động của bức xạ và sự tương tác giữa chúng. Khi thế hệ sao thứ hai xuất hiện, ánh sáng mạnh mẽ của chúng có thể đẩy các hạt bụi, tạo nên dòng điện yếu trên quy mô rộng lớn, giống như một dây đồng trải dài 1.000 năm ánh sáng.

Vì quá trình bức xạ không đồng nhất, các hạt bụi này có xu hướng kết tụ tại một số điểm và phân tán ở những khu vực khác. Điều này dẫn đến sự khác biệt về dòng điện, từ đó sản sinh ra từ trường thông qua các định luật điện từ.

Trong nghiên cứu mới này, các nhà khoa học đi đến kết luận rằng từ trường này rất yếu, chỉ bằng khoảng 1 phần tỷ cường độ từ trường của Trái đất, nhưng đủ mạnh để hỗ trợ cho các quá trình vật lý thiên văn khác có thể phát triển từ trường mà chúng ta quan sát ngày nay.

Đây chỉ mới là một giả thuyết, nhưng nó mang lại một công thức mô phỏng hữu ích cho việc nghiên cứu sự tiến hóa của các thiên hà và từ trường của chúng. Đây là một bước tiến quan trọng nhằm so sánh từ trường theo lý thuyết này với thực tế mà chúng ta quan sát được trong vũ trụ.

Mặc dù không thể quay ngược thời gian để phân tích nguồn gốc của từ trường trong vũ trụ, nhưng những ý tưởng và giả thuyết như vậy có thể giúp chúng ta dần hình dung lại quá khứ, trong nỗ lực tìm hiểu về vũ trụ bao la mà Trái đất chúng ta đang sinh sống.