Khám Phá Nguồn Gốc Từ Trường Vũ Trụ: Bí Ẩn Chưa Có Lời Giải

Từ trường hiện diện khắp các không gian trong vũ trụ, nhưng nguồn gốc của chúng từ đâu?

Vấn đề về sự hình thành từ trường trong vũ trụ đã gây ra nhiều tranh cãi trong lĩnh vực vật lý thiên văn.

Gần đây, một nhóm nhà nghiên cứu đã đưa ra một lý thuyết mới mẻ: nguồn gốc của từ trường trong vũ trụ có thể bắt nguồn từ một “cục pin bụi” khổng lồ, được kích hoạt bởi sự xuất hiện của những ngôi sao đầu tiên.

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

Từ trường đã có mặt ở khắp nơi, ảnh hưởng đến nhiều yếu tố trong không gian. Từ trường của Trái đất giúp bảo vệ chúng ta khỏi bức xạ vũ trụ nguy hiểm, đồng thời hướng dẫn đàn chim trong hành trình di cư của chúng.

Các hành tinh và ngôi sao khác cũng sở hữu từ trường riêng. Đặc biệt, từ trường của sao Mộc và Mặt trời mạnh mẽ hơn đáng kể so với Trái đất. Dải Ngân Hà cũng có từ trường của riêng nó, mặc dù yếu hơn Trái đất tương đương khoảng 1 triệu lần, nhưng trải dài qua hàng chục nghìn năm ánh sáng.

Các nhà thiên văn học còn khám phá ra những từ trường lớn hơn nữa, có kích thước đủ lớn để bao trùm các cụm thiên hà rộng lớn, kéo dài tới hàng triệu năm ánh sáng.

Vậy nguồn gốc của những từ trường khổng lồ này là gì? Mặc dù chúng có thể yếu nhưng chúng có phạm vi rất rộng lớn. Điều này cho thấy rằng những quá trình nào đó đã đóng vai trò rất mạnh mẽ trong việc hình thành chúng.

Trong nhiều năm, các nhà nghiên cứu đã lý thuyết hóa nhiều cơ chế hình thành từ trường, chủ yếu dựa trên sự khuếch đại của các trường “hạt giống” yếu. Nhưng câu hỏi đặt ra là: Những trường hạt giống này đến từ đâu?

Thuyết mới gần đây phác thảo một bối cảnh rất thú vị: vào giai đoạn đầu của vũ trụ, khi nó chỉ mới vài trăm triệu năm tuổi và những ngôi sao cùng thiên hà đầu tiên bắt đầu phát sáng. Sau khi những ngôi sao này tắt lửa, chúng đã để lại một số nguyên tố nặng hơn, tập trung lại thành các hạt bụi.

Các hạt bụi này thường mang điện tích nhờ vào sự bắn phá của bức xạ và tương tác giữa chúng. Khi thế hệ các ngôi sao mới ra đời, ánh sáng mạnh mẽ từ chúng có thể làm các hạt bụi này dịch chuyển qua không gian.

Với những ngôi sao đủ mạnh, bức xạ của chúng có thể tạo ra các dòng điện yếu, trải dài trên diện tích lớn, tương tự như một dây dẫn dài 1.000 năm ánh sáng.

Quá trình tương tác giữa bức xạ và khí giữa các vì sao không hoàn toàn đồng nhất, khiến các hạt bụi tích điện có xu hướng tập trung tại một số khu vực, dẫn đến sự khác biệt trong dòng điện giữa các vùng khác nhau, tạo ra từ trường một cách tự nhiên.

Nghiên cứu mới cho thấy rằng từ trường này rất yếu, chỉ khoảng 1 phần tỷ cường độ so với từ trường của Trái đất, nhưng đủ để các quá trình vật lý thiên văn khác bám vào và tạo thành từ trường mà chúng ta quan sát hiện nay.

Dù lý thuyết này vẫn chỉ là giả thuyết, nhưng những công thức mô phỏng từ trường dựa trên nó có thể giúp so sánh với từ trường mà chúng ta thấy trong vũ trụ hôm nay. Mặc dù chúng ta không thể quay ngược thời gian để theo dõi nguồn gốc của từ trường, nhưng việc sử dụng những ý tưởng và giả thuyết như thế này sẽ giúp chúng ta dần dần tái hiện bức tranh quá khứ, từ đó khám phá thêm về vũ trụ rộng lớn mà chúng ta đang sống.