Sử dụng rượu cồn để nghiên cứu trường từ vũ trụ

Từ trường đóng vai trò quan trọng đối với nhiều hiện tượng vật lý thiên văn, tuy nhiên để đo chúng từ những khoảng cách rất xa lại không phải nhiệm vụ dễ dàng.

Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu tại Đại học Công nghệ Chalmers (Thụy Điển) đã phát minh ra một phương pháp mới, sử dụng methanol - một dạng rượu cồn đơn giản nhất.

Theo một báo cáo trên Nature Astronomy, không dễ để hiểu methanol hoạt động như thế nào ở những môi trường khắc nghiệt nơi các ngôi sao hình thành và những cố gắng tạo ra thí nghiệm tương tự trong phòng thí nghiệm đã không thành công. Vì thế, nhóm nghiên cứu đã tạo ra một mô hình lý thuyết và làm việc với nó, cho đến khi mô hình cho thấy phù hợp với những gì quan sát được từ vũ trụ và trong phòng thí nghiệm.

Minh họa ấn tượng về methanol và từ trường xung quanh một ngôi sao trẻ. (Ảnh: Wolfgang Steffen/Chalmers/Boy Lankhaar).

“Chúng tôi đã phát triển một mô hình mô phỏng cách thức methanol hoạt động trong từ trường, từ các nguyên lý của cơ học lượng tử” - Boy Lankhaar – Đại học Công nghệ Chalmers, trưởng nhóm nghiên cứu – phát biểu. “Ngay từ sớm, chúng tôi đã nhìn thấy mối liên hệ giữa các tính toán lý thuyết và dữ liệu từ các thí nghiệm đã có. Điều này giúp chúng tôi tự tin hơn trong những suy luận (ngoại suy) với các điều kiện mong đợi trong không gian” - Boy cho biết thêm.

Các tính toán cần thiết để hiểu được chi tiết methanol hoạt động như thế nào đòi hỏi rất nhiều công sức. Ngoài ra, những ước lượng từ mô hình trên cũng cần phải chính xác như quan sát từ kính viễn vọng vô tuyến, nếu không cũng sẽ vô dụng.

“Vì phân tử methanol tương đối đơn giản, nên ban đầu chúng tôi nghĩ sẽ dễ dàng thực hiện dự án. Tuy nhiên, sau đó nó đã trở nên rất phức tạp vì chúng tôi phải thực hiện rất nhiều tính toán chi tiết về các đặc tính của methanol” - Ad van der Avoird – nhà hoá học lý thuyết từ Đại học Radboud, đồng tác giả của nghiên cứu – cho biết.

Methanol hữu ích đối với nghiên cứu này vì nó có thể phát ra một tín hiệu vi sóng cụ thể trong những đám mây dày đặc nơi các ngôi sao hình thành. Hiện tượng này được gọi là Maze – hay khuếch đại vi sóng bằng những kích thích phát xạ, và tín hiệu thu được hiển nhiên là rất mạnh. Bằng cách nghiên cứu xem từ trường ảnh hưởng như thế nào đến tín hiệu này, các nhà khoa học kỳ vọng sẽ đi đến những hiểu biết mới về sự hình thành của các sao khổng lồ.

Lankhaar cho biết thêm: “Từ trường đóng vai trò cực kỳ quan trọng khi các ngôi sao lớn và nặng được hình thành. Tuy nhiên, từ trường có ảnh hưởng như thế nào đến quá trình này lại là chủ đề của rất nhiều tranh cãi giữa các nhà khoa học. Vì vậy, chúng ta cần tìm ra cách đo từ trường, và đó là thực sự là một thách thức. Tới nay, nhờ những tính toán mới này, cuối cùng chúng tôi cũng đã biết làm sao để thực hiện nhiệm vụ đó với methanol”.

Từ trường luôn xuất hiện xung quanh các ngôi sao, hành tinh, và cả lỗ đen với mọi kích cỡ. Thậm chí ngay cả các thiên hà cũng có từ trường. Làm rõ cách thức hình thành và hoạt động của từ trường là một bước tiến quan trọng trong việc tìm hiểu cơ chế vận hành của các thiên thể.