Trên lộ trình lớn của vũ trụ, các cụm thiên hà nhộn nhịp được kết nối với nhau bằng những đường cao tốc dài dệt xung quanh vùng hoang dã của không gian trống rỗng. Những con đường không gian giao nhau này được gọi là các sợi nhỏ và chúng có thể kéo dài hàng trăm triệu năm ánh sáng, chỉ có dân cư bởi bụi, khí và các electron bận rộn lái rất gần với giới hạn tốc độ phổ quát.
Ngay cả khi di chuyển ở tốc độ gần ánh sáng, các hạt chỉ có thể làm cho nó trở thành một phần nhỏ của một trong những sợi tơ này trước khi hết nước và phá vỡ. Tuy nhiên, một nhóm các nhà thiên văn học đang tuần tra một dây tóc giữa hai cụm thiên hà va chạm chậm đã phát hiện ra một luồng điện tử không tuân thủ các quy tắc giao thông này. Trong dây tóc hỗn độn giữa các cụm thiên hà Abell 0399 và Abell 0401, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra một cây cầu phát xạ sóng vô tuyến khổng lồ, được tạo ra bởi các hạt tích điện thổi xuống con đường dài 10 triệu năm ánh sáng trong thời gian dài hơn thể chất có thể.
Nguồn gốc của vi phạm giao thông vũ trụ này, theo một nghiên cứu mới được công bố ngày 7 tháng 6 trên tạp chí Science, có thể là một từ trường mờ nhạt nhưng hỗn loạn kéo dài từ cụm thiên hà này sang cụm thiên hà tiếp theo, cung cấp một máy gia tốc hạt bí ẩn, đá xa hơn 10 lần so với các electron họ thường có thể đi du lịch.
Theo tác giả nghiên cứu chính Federica Govoni, một nhà nghiên cứu tại Viện Vật lý thiên văn Quốc gia Ý, đây là lần đầu tiên một từ trường được quan sát thấy chảy qua dây tóc thiên hà và có thể kêu gọi suy nghĩ lại về cách các hạt được gia tốc trong khoảng cách cực kỳ dài .
"Đó là một từ trường rất mờ, gấp khoảng 1 triệu lần so với Trái đất", Govoni nói trong một video đi kèm nghiên cứu. Tuy nhiên, cô và các đồng nghiệp đã viết trong bài báo, điều đó có thể vẫn đủ mạnh để phát ra sóng xung kích có khả năng tăng tốc lại các hạt chuyển động nhanh qua các chiều dài đáng kinh ngạc khi chúng chạy chậm lại - tạo ra một siêu xa điện tử.
Cây cầu giữa những người khổng lồ
Nằm cách Trái đất khoảng 1 tỷ năm ánh sáng, Abell 0399 và Abell 0401 là các cụm thiên hà lân cận - các nhóm gồm hàng trăm hoặc hàng nghìn thiên hà được bó lại với nhau, đại diện cho một số vật thể lớn nhất trong vũ trụ. Trong vài tỷ năm nữa, hai cụm lớn có thể sẽ va chạm; hiện tại, chúng cách nhau khoảng 10 triệu năm ánh sáng và được liên kết bởi đường cao tốc plasma đã nói ở trên.
Trong một nghiên cứu trước đây, Govoni và các đồng nghiệp đã phát hiện ra rằng hai cụm này đều tạo ra một từ trường có sóng vô tuyến. Trong nghiên cứu mới của họ, các nhà nghiên cứu muốn tìm hiểu xem liệu trường đó có mở rộng ra ngoài không gian ngoài giới hạn của hai vật thể lớn hay không - và đặc biệt, liệu nó có thể đi xuống dây tóc plasma rộng lớn giữa chúng hay không.
Sử dụng một mạng lưới các kính viễn vọng được gọi là Mảng tần số thấp (LOFAR), các nhà nghiên cứu đã thấy một "dải" phát xạ vô tuyến dài rõ ràng nối liền một cụm với cụm tiếp theo.
"Phát xạ này đòi hỏi một quần thể các electron tương đối tính và một từ trường nằm trong một dây tóc giữa hai cụm thiên hà", các tác giả viết trong nghiên cứu. Do không có nguồn vô tuyến rõ ràng nào khác giữa các cụm, nhóm nghiên cứu kết luận rằng sườn núi rất có thể là một phần mở rộng của từ trường và các tương tác hạt tốc độ cao xảy ra bên trong các cụm.
Sau khi chạy một số mô phỏng trên máy tính, nhóm nghiên cứu nhận thấy rằng ngay cả một từ trường tương đối yếu (như thế này) có thể tạo ra sóng xung kích đủ mạnh để tăng tốc lại các electron tốc độ cao đã làm chậm và giữ cho chúng rít xuống theo chiều dài của dây tóc. Tuy nhiên, đó chỉ là một lời giải thích khả dĩ cho một hiện tượng mà theo các nhà nghiên cứu, vẫn còn là một bí ẩn khá lớn. May mắn thay, các nhà khoa học vẫn còn vài tỷ năm để giải quyết nó.
