Kéo co vũ trụ: Hấp dẫn tái định hình từ trường trong các cụm sao
Một nghiên cứu phá vỡ kỷ lục của ALMA đã có bằng chứng thống kê đầu tiên cho thấy những đám mây khí suy sụp tái tập hợp từ trường của chúng, chỉ ra sự cân bằng của vũ trụ phù hợp với hấp dẫn.
Các nhà thiên văn học đã nắm bắt được bức tranh rõ ràng nhất về cách các ngôi sao siêu lớn được tạo ra, tiết lộ sự tác động qua lại rất mãnh liệt giữa hấp dẫn và từ trường trong một số vùng hình thành sao mạnh bậc nhất thiên hà của chúng ta. Nhóm nghiên cứu do TS. Qizhou Zhang từ Trungg tâm vật lý thiên văn | Harvard & Smithsonian sử dụng Đài quan sát Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) để thực hiện nghiên cứu chi tiết bậc nhất và quy mô lớn nhất về tuổi từ trường trong 17 vùng vũ trụ, nơi các cụm sao siêu lớn đang hình thành. Những quan sát này, chạm đến vài ngàn đơn vị thiên vănn (khoảng cách gấp khoảng 10 lần so với khoảng cách từ Mặt trời tới sao Diêm vương), đem lại cái nhìn mang tinhs thống kê đầu tiên vào những lực vô hình của từ trường và hấp dẫn giành giật và định hình sự hình thành của những ngôi sao ở sâu thẳm bên trong những đám mây phân tử khổng lồ.
Sự hình thành sao đòi hỏi khí trong vũ trụ phải được nén đến mật độ gấp một nghìn tỉ lần so với những gì được tìm thấy trong những đám mây liên sao. Nhưng một mình sự suy sụp huyền thoại này không đủ sức điều hướng hấp dẫn – từ trường và cuộn xoáy cùng kéo lại, chống lại lực đẩy này. Trong nhiều thập kỷ, các nhà thiên văn học đã tranh luận về lực nào lấn át khi các đám mây khí co lại và các ngôi sao bùng cháy.
Những quan sát mới từ ALMA của nhóm nghiên cứu do Zhang dẫn dắt đã đe, lại những câu trả lời cốt lõi. Bằng việc đo đạc các hướng của từ trường thay đổi ở các khoảng cách khác nhau từ các ngôi sao trẻ, nhóm nghiên cứu phát hiện ra khi trở nên đậm đặc hơn, hấp dẫn bắt đầu chiến thắng cuộc kéo co của vũ trụ. Từ trường mà lúc bắt đầu kháng cự lại hấp dẫn, đã bị kéo vào phía khis, cho thấy một dấu hiệu rõ ràng là hấp dẫn đã kiểm soát như một lực thống trị định hình sự suy sụp của các đám mây.
Nghiên cứu này đánh dấu lần đầu tiên, các nhà thiên văn học đã truy dấu về mặt thống kê cách từ trường hành xử khi hấp dẫn kéo đám mây hình thành sao vào trong bằng các đo lường chính xác, trong hàng ngàn đơn vị thiên văn, khắp nhiều vùng hình thành sao rộng lớn. Phát hiện này cho thấy một khuôn mẫu đáng ngạc nhiên: định hướng từ trường không xuất hiện một cách ngẫu nhiên. Thay vào đó, chúng cho thấy hai tham chiếu: thi thoảng vì cùng hướng với hấp dẫn, hoặc thi thoảng vuông góc – bằng chứng cho thấy một mối liên hệ phức tạp và tiến hóa giữa hai lực vũ trụ này.
“Với độ nhạy và độ phân giải khác thường của ALMA, giờ chúng ta có thể chứng tỏ các nơi khởi sinh vũ trụ này ở mức chi tiết chưa từng có,” Zhang nói. “Chúng ta thấy rằng hấp dẫn trên thực tế tái định hướng từ trường khi các đám mây suy sụp, đưa ra manh mối mới về cách các ngôi sao siêu khối lượng – và các cụm sao nơi chúng cư ngụ- đột sinh ở môi trường liên sao như thế nào.”
Việc hiểu các ngôi sao hình thành là điều cơ bản cho hầu hết mọi khía cạnh nghiên cứu vật lý thiên văn, định hình tất cả từ nguồn gốc mặt trời của chúng ta đến sự tiến hóa của các thiên hà. Công trình này không chỉ làm dịu đi các cuộc tranh cãi kéo dài về tầm quan trọng của từ trường và hấp dẫn mà còn trao cho các nhà khoa học các công cụ mới đầy sức mạnh để kiểm tra và tinh chỉnh các lý thuyết về các vòng đời của sao, hành tinh và các đám mây vũ trụ.
Tại nghiên cứu lớn nhất dạng này từ ALMA, dự án đã lập nên một tiêu chuẩn mới cho hiểu biết về cả những thành phần hữu hình và vô hình của thiên hà của chúng ta. Các kết quả cho thấy trong khi từ trường định hình các đám mây hình thành sao thì hấp dẫn cuối cùng lại thúc đẩy dẫn đến sự ra đời của các ngôi sao siêu lớn – một cái nhìn thấu suốt đã trở nên có thể nhờ công nghệ tiên tiến của ALMA.
Anh Vũ dịch từ The National Radio Astronomy Observatory
Nguồn:
