Trường từ nguyên thủy trong mạng lưới vũ trụ yếu như hoạt động điện não

Mạng lưới vũ trụ, vốn lan tỏa khắp vũ trụ đã biết, có thể chứa dấu vết của các trường từ đầu tiên được tạo ra sau Big Bang. Sử dụng mô phỏng máy tính, các nhà nghiên cứu tin rằng họ có thể dự đoán cường độ của những trường nguyên thủy này. (Ảnh: F. Vazza/D. Wittor/J. West)

Trường từ đầu tiên của vũ trụ có thể đã yếu hơn rất nhiều so với tưởng tượng ban đầu — và xấp xỉ sức mạnh của hoạt động từ trong bộ não con người, theo một nghiên cứu mới.

Nhóm nghiên cứu đã dùng hàng trăm nghìn mô phỏng máy tính để khảo sát tàn dư của những trường từ cổ đại này, vẫn tồn tại trong mạng lưới vũ trụ hàng tỷ năm sau.

Các nhà nghiên cứu chỉ mới bắt đầu lập bản đồ mạng lưới vũ trụ. Animation này cho thấy hình dung khi bạn di chuyển trong mạng lưới với tốc độ nhanh hơn ánh sáng. (Ảnh: NASA/NCSA University of Illinois Visualization by Frank Summers, Space Telescope Science Institute, Simulation by Martin White và Lars Hernquist, Harvard University)

Từ tính là một lực tự nhiên sinh ra bởi chuyển động của các điện tích và tồn tại từ những ngày đầu sau Big Bang, khi vũ trụ sơ khai đầy các hạt mang điện xô bồ. Các chuyên gia đã nghi ngờ rằng các trường từ ban đầu này, gọi là trường từ nguyên thủy, yếu hơn nhiều so với trường do các thiên thể phức tạp như sao, hố đen và hành tinh tạo ra.

Nhưng trong nghiên cứu mới, đăng ngày 13/08 trên tạp chí Physical Review Letters, các nhà nghiên cứu tiết lộ rằng những trường từ nguyên thủy này có thể còn yếu hơn cả mức họ từng ước tính. Dựa trên các mô phỏng máy tính toàn diện, nhóm đã đặt giới hạn trên cho cường độ từ và nhận thấy chúng có thể tối đa chỉ khoảng 0,00000000002 gauss, tức hàng tỷ lần yếu hơn nam châm tủ lạnh tiêu chuẩn (~100 gauss).

Những trường từ này “tương đương với từ tính được tạo ra bởi hoạt động điện của các tế bào thần kinh trong bộ não con người,” các nhà nghiên cứu viết.

Mạng lưới vũ trụ kết nối tất cả các thiên hà trong vũ trụ đã biết, nhưng vẫn còn nhiều điều bí ẩn về cấu trúc này. Nhóm tác giả giả thuyết rằng từ tính trong vùng không gian giữa các thiên hà có thể là di sản từ thời sơ khai của vũ trụ.

Trong nghiên cứu, nhóm đã sử dụng khoảng 250.000 mô phỏng máy tính, dựa trên dữ liệu quan sát mạng lưới vũ trụ, để đảo ngược quá trình và thiết lập “giới hạn nghiêm ngặt về cường độ của các trường từ hình thành ở những khoảnh khắc đầu tiên của vũ trụ,” theo Pavičević và Viel.

Những kết quả này vẫn chỉ mang tính lý thuyết do hiện tại không có cách quan sát trực tiếp các trường từ nguyên thủy. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu cho rằng kết quả phù hợp với các khám phá gần đây liên quan đến bức xạ nền vi sóng vũ trụ, mặc dù các nghiên cứu cụ thể không được nêu rõ.

Nhóm nghiên cứu cũng lưu ý rằng việc tiếp tục quan sát mạng lưới vũ trụ bằng James Webb Space Telescope có thể cho phép họ thực hiện các mô phỏng mạnh mẽ hơn để kiểm chứng giả thuyết trong tương lai.