Từ trường trong vũ trụ sơ khai có thể yếu hơn nam châm tủ lạnh cả tỉ lần

Từ trường được hình thành trong những giai đoạn rất sớm của vũ trụ có thể yếu hơn hàng tỉ lần so với một miếng nam châm tủ lạnh nhỏ, với cường độ có thể so sánh với từ tính được các neuron trong não bộ tạo ra.

Tuy nhiên bất chấp điều đó, việc truy dấu có thể định lượng sự tồn tại của chúng vẫn còn khó khăn trong mạng vũ trụ, các cấu trúc vũ trụ hữu hình kết nối khắp vũ trụ này.

Các nhận xét đó đột sinh từ một nghiên cứu sử dụng khoảng 250.000 mô phỏng máy tính do nhóm nghiên cứu ở SISSA (trường nghiên cứu tiên tiến quốc tế ở Trieste) trong hợp tác với trường ĐH Hertfordshire, Cambridge, Nottingham, Stanford, và Potsdam. Dữ liệu quan sát đã được dùng để đánh giá các mô hình đó.

Nghiên cứu được xuất bản trên Physical Review Letters, tập trung vào các giá trị có thể và tối đa của cường độ từ trường sơ khai. Nó cũng đưa ra khả năng làm mới hiểu biết của chúng ta về vũ trụ sớm và sự hình thành của những ngôi sao cùng các thiên hà đầu tiên.

Một mạng lưới vũ trụ từ

“Mạng vũ trụ, vốn vẫn còn nhiều điều để khám phá, là một cấu trúc dạng sợi kết nối các thiên hà tràn ngập trong vũ trụ. Một trong những bí ẩn mà chúng ta vẫn chưa giải quyết được là tại sao nó lại bị từ hóa, không chỉ mỗi các thiên hà lân cận mà còn ở những vùng ở khoảng cách xa với số lượng thưa thớt song chiếm phần lớn mạng vũ trụ. Thật khó giải thích điều này”. Đó là bình luận của Mak Pavičević, nghiên cứu sinh của SISSA và là tác giả thứ nhất của nghiên cứu, và Matteo Viel, thầy hướng dẫn và đồng tác giả nghiên cứu.

“Giả thuyết của chúng tôi là điều này có thể là một di sản của các sự kiện xảy ra trong những thời điểm khởi sinh vũ trụ, và từ tính liên quan một cách mật thiết với những quá trình vật lý trong vũ trụ sơ khai. Ví dụ các dây có thể trở nên từ hóa trong quán trình lạm phát trước thời điểm của cái gọi là ‘Big Bang’ hoặc qua các sự kiện ở thời kỳ muộn hơn, gọi là các chuyển pha.

“Đó là những gì chúng tôi biết chắc trong công trình của chúng tôi. Chúng tôi cũng ước tiếp cận được từ tính của những từ trường sơ khai thông qua các cuộc tìm hiểu của chúng tôi, thiết lập giới hạn trên và nỗ lực đo đạc cường độ của nó”.

Tại nguồn gốc của vũ trụ với 25 vạn mô phỏng

Nhóm nghiên cứu quốc tế sử dụng 250.000 mô phỏng máy tính để nghiên cứu về mạng vũ trụ và hiểu tốt hơn ảnh hưởng của từ trường vũ trụ sơ khai. Vid Iršič của trường đại học Hertfordshire, và một đồng tác giả của nghiên cứu, nhấn mạng “có những mô phỏng tiên tiến thực tại nhất và lớn nhất về sự ảnh hưởng của từ trường vũ trụ sơ khai lên mạng vũ trụ liên thiên hà”.

Pavičević và Viel giải thích “Bằng việc so sánh các mô phỏng đó với dữ liệu quan sát, chúng tôi thấy những giả thuyết của chúng tôi chính xác. Khi ảnh hưởng của trường sơ khai được đưa vào bức tranh này, mạng vũ trụ nhìn trông khác biệt và thêm đồng thuận hơn với dữ liệu quan sát. Cụ thể, chúng tôi có thể nói rằng một mô hình chuẩn của vũ trụ với từ trường rất yếu khoảng 0,2 nano-gauss trên thực tế lại vừa khía với dữ liệu thực nghiệm hơn”.

Từ của từ trường sơ khai: Một giới hạn trên mới

Các nhà khoa học đã trích xuất một giá trị thấp hơn của từ thuộc từ trường sơ khai, thiết lập một giới hạn trên mới thấp hơn nhiều lần so với ước tính trước đây.

Pavičević and Viel tiếp tục, “Nghiên cứu của chúng tôi đã đặt những giới hạn nghiêm ngặt lên cường độ của từ trường hình thành trong những khoảnh khắc cực sớm của vũ trụ và tương thích với những kết quả thu được gần đây trong dữ liệu độc lập và nghiên cứu về phông bức xạ vi sóng vũ trụ.

“Bằng chứng này sẽ giúp chúng tôi cải thiện hiểu biết về các sự kiện vũ trụ sớm. Từ trường này có thể làm gia tăng mật độ của mạng vũ trụ, qua đó làm gia tốc quá trình hình thành sao và thiên hà. Có thể đánh giá các kết quả của chúng tôi thông qua các quan sát từ Kính viễn vọng không gian James Webb.

“Không chỉ giúp chúng ta hiểu được tác động của từ trường sơ khai lên sự tiến hóa của vũ trụ mà những giới hạn đó còn nắm giữ những gợi ý quan trọng về các mô hình lý thuyết làm tăng cường sự hình thành cấu trúc”.

Anh Vũ dịch từ International School of Advanced Studies (SISSA)

Nguồn: https://www.herts.ac.uk/about-us/news-and-events/news/2025