Vũ trụ ngập tràn trong từ trường yếu nhưng bền bỉ. Mặc dù đã nghiên cứu trong nhiều thập kỷ, các nhà thiên văn học vẫn chưa chắc chắn chính xác những từ trường này đến từ đâu. Nhưng nghiên cứu mới cho thấy chúng gần như chắc chắn có nguồn gốc từ lịch sử sâu xa của vũ trụ.
Bất cứ nơi nào chúng ta nhìn đến, chúng ta đều thấy từ trường. Đôi khi, từ trường tương đối yếu, giống như từ trường luồn lách qua các nhánh xoắn ốc của các thiên hà. Đôi khi, chúng có cường độ trung bình, giống như từ trường của Trái đất. Những lần khác, chúng cực kỳ mạnh, giống như từ trường được cung cấp năng lượng bởi các sao từ.
Hầu hết các từ trường này đều có một câu chuyện nguồn gốc hợp lý. Ví dụ, máy phát điện xoáy của sắt và niken nóng chảy bên trong Trái đất tạo ra từ trường của hành tinh chúng ta. Nhưng điều đó không đúng với các cấu trúc lớn nhất trong vũ trụ. Những cấu trúc đó — giống như các cụm thiên hà là nơi sinh sống của hàng nghìn thiên hà hoặc nhiều hơn, và các sợi thiên hà kéo dài hàng chục triệu năm ánh sáng — chứa các từ trường xoắn và uốn lượn theo cách của chúng qua các thể tích khổng lồ của chúng.
Những từ trường này cực kỳ yếu — yếu hơn từ trường Trái Đất khoảng một tỷ lần. Nhưng chúng bù đắp lại bằng kích thước — các đường từ trường riêng lẻ có thể kéo dài hàng chục nghìn năm ánh sáng, hoàn toàn không bị đứt đoạn.
Vậy làm thế nào vũ trụ có thể tạo ra những từ trường khổng lồ như vậy? Một khả năng là chúng được sinh ra trong vũ trụ sơ khai, có lẽ là do một số cơ chế kỳ lạ khi vũ trụ chỉ mới vài giây tuổi. Một ý tưởng khác là chúng được tạo ra bởi các vật thể thiên văn cực đoan, như môi trường xung quanh các hố đen siêu lớn, và chúng bị thổi bay đến kích thước khổng lồ tương đối nhanh chóng.
Cuộc tranh luận giữa hai câu chuyện về nguồn gốc này đã diễn ra trong nhiều năm trong cộng đồng thiên văn học. Một cặp nhà nghiên cứu có trụ sở tại Ý đã thực hiện thử thách bằng cách đo các từ trường khổng lồ trong các sợi của mạng lưới vũ trụ và sau đó so sánh các phép đo đó với các quan sát giả về các từ trường mô phỏng, để xem liệu các sợi này có thể được sử dụng để phân tích hai kịch bản nguồn gốc hay không. Công trình của họ sẽ sớm được công bố trên tạp chí Universe.
CÂU CHUYỆN LIÊN QUAN:
— Liệu tất cả các hành tinh đều có từ trường không?
— Các thiên hà phát triển như thế nào khi bị mắc kẹt trong mạng lưới vũ trụ của vũ trụ?
— Từ trường của vũ trụ đến từ đâu?
Các sợi là những sợi dài và mỏng của các thiên hà kéo dài hàng chục triệu năm ánh sáng, kết nối các cụm thiên hà như một hệ thống đường cao tốc liên thiên hà. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng một số kỹ thuật để kiểm tra và đo cường độ của từ trường bên trong các sợi. Đối với một phân tích, họ đã xem xét một lượng được gọi là phép đo quay, đó là lượng quay mà ánh sáng phân cực trải qua khi nó đi qua các từ trường lớn này. Trong một phân tích khác, họ đã sử dụng phát xạ synchrotron, đó là bức xạ do các electron phát ra khi chúng xoắn ốc dọc theo các đường sức từ.
So sánh giữa các phép đo và mô phỏng của họ cho thấy rằng từ trường có khả năng bắt nguồn từ vũ trụ sơ khai. Điều này là do từ trường có xu hướng mạnh hơn trong vũ trụ sơ khai so với vũ trụ hiện đại. Ngoài ra, từ trường không yếu đi khi các sợi xa các thiên hà. Nếu bản thân các thiên hà chịu trách nhiệm tạo ra từ trường, thì từ trường phải mạnh hơn ở vùng lân cận của chúng. Nhưng điều này đã không xảy ra.
Mặc dù nghiên cứu này còn lâu mới có kết luận, nhưng nó cho thấy rằng các từ trường lớn nhất trong vũ trụ bắt nguồn từ một cơ chế kỳ lạ nào đó đã hoàn toàn thấm đẫm vũ trụ sơ khai. Bước tiếp theo là xác định cơ chế đó.
Bất cứ nơi nào chúng ta nhìn đến, chúng ta đều thấy từ trường. Đôi khi, từ trường tương đối yếu, giống như từ trường luồn lách qua các nhánh xoắn ốc của các thiên hà. Đôi khi, chúng có cường độ trung bình, giống như từ trường của Trái đất. Những lần khác, chúng cực kỳ mạnh, giống như từ trường được cung cấp năng lượng bởi các sao từ.
Hầu hết các từ trường này đều có một câu chuyện nguồn gốc hợp lý. Ví dụ, máy phát điện xoáy của sắt và niken nóng chảy bên trong Trái đất tạo ra từ trường của hành tinh chúng ta. Nhưng điều đó không đúng với các cấu trúc lớn nhất trong vũ trụ. Những cấu trúc đó — giống như các cụm thiên hà là nơi sinh sống của hàng nghìn thiên hà hoặc nhiều hơn, và các sợi thiên hà kéo dài hàng chục triệu năm ánh sáng — chứa các từ trường xoắn và uốn lượn theo cách của chúng qua các thể tích khổng lồ của chúng.
Những từ trường này cực kỳ yếu — yếu hơn từ trường Trái Đất khoảng một tỷ lần. Nhưng chúng bù đắp lại bằng kích thước — các đường từ trường riêng lẻ có thể kéo dài hàng chục nghìn năm ánh sáng, hoàn toàn không bị đứt đoạn.
Vậy làm thế nào vũ trụ có thể tạo ra những từ trường khổng lồ như vậy? Một khả năng là chúng được sinh ra trong vũ trụ sơ khai, có lẽ là do một số cơ chế kỳ lạ khi vũ trụ chỉ mới vài giây tuổi. Một ý tưởng khác là chúng được tạo ra bởi các vật thể thiên văn cực đoan, như môi trường xung quanh các hố đen siêu lớn, và chúng bị thổi bay đến kích thước khổng lồ tương đối nhanh chóng.
Cuộc tranh luận giữa hai câu chuyện về nguồn gốc này đã diễn ra trong nhiều năm trong cộng đồng thiên văn học. Một cặp nhà nghiên cứu có trụ sở tại Ý đã thực hiện thử thách bằng cách đo các từ trường khổng lồ trong các sợi của mạng lưới vũ trụ và sau đó so sánh các phép đo đó với các quan sát giả về các từ trường mô phỏng, để xem liệu các sợi này có thể được sử dụng để phân tích hai kịch bản nguồn gốc hay không. Công trình của họ sẽ sớm được công bố trên tạp chí Universe.
CÂU CHUYỆN LIÊN QUAN:
— Liệu tất cả các hành tinh đều có từ trường không?
— Các thiên hà phát triển như thế nào khi bị mắc kẹt trong mạng lưới vũ trụ của vũ trụ?
— Từ trường của vũ trụ đến từ đâu?
Các sợi là những sợi dài và mỏng của các thiên hà kéo dài hàng chục triệu năm ánh sáng, kết nối các cụm thiên hà như một hệ thống đường cao tốc liên thiên hà. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng một số kỹ thuật để kiểm tra và đo cường độ của từ trường bên trong các sợi. Đối với một phân tích, họ đã xem xét một lượng được gọi là phép đo quay, đó là lượng quay mà ánh sáng phân cực trải qua khi nó đi qua các từ trường lớn này. Trong một phân tích khác, họ đã sử dụng phát xạ synchrotron, đó là bức xạ do các electron phát ra khi chúng xoắn ốc dọc theo các đường sức từ.
So sánh giữa các phép đo và mô phỏng của họ cho thấy rằng từ trường có khả năng bắt nguồn từ vũ trụ sơ khai. Điều này là do từ trường có xu hướng mạnh hơn trong vũ trụ sơ khai so với vũ trụ hiện đại. Ngoài ra, từ trường không yếu đi khi các sợi xa các thiên hà. Nếu bản thân các thiên hà chịu trách nhiệm tạo ra từ trường, thì từ trường phải mạnh hơn ở vùng lân cận của chúng. Nhưng điều này đã không xảy ra.
Mặc dù nghiên cứu này còn lâu mới có kết luận, nhưng nó cho thấy rằng các từ trường lớn nhất trong vũ trụ bắt nguồn từ một cơ chế kỳ lạ nào đó đã hoàn toàn thấm đẫm vũ trụ sơ khai. Bước tiếp theo là xác định cơ chế đó.
