Tại sa mạc Atacama trên cao, nơi không khí khô loãng và bầu trời dường như gần hơn bao giờ hết, hệ thống kính thiên văn Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) — một trong những công cụ mạnh mẽ nhất của thiên văn học hiện đại — đang miệt mài hoạt động. Mạng lưới kính thiên văn vô tuyến này, thành quả của sự hợp tác quốc tế, cho phép giới nghiên cứu quan sát sâu vào những góc tối tăm, lạnh lẽo và đầy bụi bặm nhất của vũ trụ, nơi các vì sao bắt đầu thành hình. Những quan sát mới nhất từ ALMA công bố vào tháng 5 năm 2026 đã mang lại một kết quả bất ngờ: trong những hạt mầm nhỏ nhất tạo nên các cụm sao khổng lồ, sự hỗn loạn của các dòng chảy dường như đang chiếm ưu thế trước các từ trường có trật tự.
Artist impressions of the magnetic field distribution around and within the molecular cloud clumps. The 1-pc scale clump is penetrated by the magnetic field, which is ordered and perpendicular to the clump’s long axis (left panel).
Những ngôi sao lớn — có khối lượng gấp từ tám lần Mặt Trời trở lên — đóng vai trò then chốt trong quá trình tiến hóa của các thiên hà. Chúng phát ra bức xạ cực tím mạnh mẽ, thúc đẩy gió sao, làm giàu vũ trụ bằng các nguyên tố nặng và kết thúc vòng đời bằng những vụ nổ siêu tân tinh rực rỡ. Tuy nhiên, cách thức chính xác mà chúng hình thành trong các nhà trẻ đầy sao đông đúc vẫn luôn là một bí ẩn. Các nhà khoa học từ lâu đã biết rằng những đám mây phân tử khổng lồ thường bị vỡ ra thành các cấu trúc ngày càng nhỏ: đầu tiên là các cụm, sau đó là các khối và cuối cùng là các lõi cô đặc có kích thước khoảng 0,01 parsec. Những lõi cô đặc này chính là cấu trúc cha mẹ trực tiếp của các đĩa tiền sao và các ngôi sao tương lai hoặc các hệ sao đa lẻ.
Từ trường vốn được xem là nhân tố điều tiết quan trọng trong quá trình này. Ở quy mô các đám mây và khối khí lớn (trên 0,1 parsec), khí dễ bị nén dọc theo các đường sức từ hơn là theo chiều ngang. Kết quả là các cấu trúc thường kéo dài vuông góc với từ trường. Tuy nhiên, ở quy mô nhỏ nhất, nơi các ngôi sao riêng lẻ hình thành, bức tranh này lại hoàn toàn khác biệt.
Một nhóm nghiên cứu quốc tế do Junhao Liu (Đại học Nam Kinh) dẫn đầu đã phân tích dữ liệu từ dự án MagMaR — khảo sát lớn nhất hiện nay của ALMA về sự phân cực bụi trong các vùng hình thành sao khối lượng lớn — để nghiên cứu hàng trăm lõi cô đặc tại 30 khu vực trong dải Ngân Hà. Các hạt bụi sắp xếp dọc theo đường sức từ, làm phân cực bức xạ ở bước sóng milimet. Điều này cho phép các nhà thiên văn nhìn thấy hướng của từ trường với độ phân giải lên tới hàng trăm đơn vị thiên văn.
Kết quả thật bất ngờ: ở quy mô nhỏ, các lõi cô đặc thường kéo dài song song với từ trường cục bộ — ngược lại hoàn toàn với những gì quan sát được ở quy mô lớn. Khi so sánh với các mô phỏng từ thủy động lực học ba chiều, các nhà nghiên cứu nhận thấy hiện tượng này xảy ra khi sự hỗn loạn chiếm ưu thế so với từ tính. Các dòng chảy hỗn loạn nén khí thành các cấu trúc phẳng, làm tăng cường các thành phần từ trường dọc theo trục dài của chúng.
"Từ trường hay sự hỗn loạn? Đây là một trận chiến vũ trụ giữa trật tự và hỗn loạn," ông Liu nhận định. "Ở quy mô lớn, các từ trường có trật tự định hình cấu trúc các đám mây, nhưng khi hình thành các ngôi sao và cụm sao riêng lẻ, chúng lại thất thế trước sự hỗn loạn."
Ngoài ra, các nhà nghiên cứu còn phát hiện sự không tương đồng về mặt thống kê giữa hướng của từ trường và trục quay của các lõi cô đặc. Sự mất kết nối này có thể làm giảm hiệu ứng phanh từ tính, cho phép khí duy trì momen động lượng và hình thành các đĩa tiền sao lớn — một yếu tố quan trọng cho sự phát triển của các ngôi sao khối lượng lớn và sự hình thành các hệ sao bội.
Những kết quả này không phủ nhận hoàn toàn vai trò của từ trường: chúng vẫn có khả năng giúp tổ chức các đám mây lớn. Tuy nhiên, ở quy mô nhỏ mang tính quyết định, chính sự hỗn loạn mới là yếu tố dẫn dắt. Khả năng kết hợp giữa độ nhạy và độ phân giải cao của ALMA đã lần đầu tiên cho phép nghiên cứu hệ thống các đặc tính vật lý này. Công trình được công bố trên tạp chí Nature Astronomy đã thay đổi những quan niệm truyền thống về sự hình thành các cụm sao khối lượng lớn, đồng thời mở ra những câu hỏi mới cho các lý thuyết và mô phỏng.
Mỗi phát hiện như vậy đều nhắc nhở chúng ta về mức độ phức tạp và đa dạng của quá trình hình thành sao. ALMA đang tiếp tục hé lộ những cơ chế ẩn giấu đằng sau quá trình từ những đám khí lạnh lẽo trong không gian sinh ra những tinh tú quyết định vận mệnh của các thiên hà.
