Trong vũ trụ, phần lớn vật chất nhìn thấy tồn tại dưới dạng Plasma—một trạng thái đặc biệt của vật chất gồm các hạt tích điện. Plasma chịu ảnh hưởng mạnh từ các lực như hấp dẫn, chênh lệch nhiệt độ và chuyển động quay. Những yếu tố này có thể tạo ra dòng chảy hỗn loạn (turbulence), và theo Dynamo theory, chính sự hỗn loạn này giúp khuếch đại các từ trường sẵn có.

Tuy vậy, các mô hình dynamo truyền thống gặp khó khăn trong việc giải thích vì sao các thiên hà non trẻ đã sở hữu từ trường mạnh và có tổ chức. Nhóm nghiên cứu từ International Centre for Theoretical Sciences cho rằng lời giải nằm ở một giai đoạn ít được chú ý: khi các đám mây khí ion hóa sụp đổ dưới tác động của lực hấp dẫn để hình thành thiên hà.

Theo mô hình mới, chính quá trình sụp đổ này đã “khuấy động” plasma, tạo ra các dòng xoáy mạnh và đẩy nhanh quá trình khuếch đại từ trường. Khi đám mây co lại, tốc độ quay của các dòng xoáy (gọi là tốc độ “turnover”) tăng lên đáng kể. Điều này dẫn đến sự tăng trưởng “siêu hàm mũ” của từ trường—nhanh hơn rất nhiều so với dự đoán trước đây.

Các nhà khoa học cũng chỉ ra rằng cơ chế này có thể tạo ra từ trường mạnh ngay từ giai đoạn rất sớm của quá trình hình thành thiên hà, thay vì cần hàng tỷ năm. Kết quả tính toán cho thấy cường độ từ trường thậm chí có thể vượt qua các dự báo từ mô hình dynamo tiêu chuẩn.

Để thực hiện nghiên cứu, nhóm đã sử dụng một phương pháp toán học gọi là “tọa độ siêu đồng chuyển” (supercomoving coordinates), giúp đơn giản hóa việc mô tả các hệ đang sụp đổ trong một vũ trụ đang giãn nở. Cách tiếp cận này cho phép họ xử lý các phương trình phức tạp một cách hiệu quả hơn, dù hiện tại vẫn chỉ áp dụng tốt cho các mô hình lý tưởng như hệ cầu đồng nhất.

Dù mang lại những hiểu biết mới, nghiên cứu cũng thừa nhận còn nhiều câu hỏi chưa được giải đáp—đặc biệt là về thang thời gian chính xác và cách cơ chế này hoạt động trong các điều kiện thực tế phức tạp hơn. Các mô hình mô phỏng số trong tương lai sẽ đóng vai trò quan trọng để kiểm chứng và mở rộng kết quả này.

Phát hiện mới cho thấy, dù lực từ thường yếu hơn nhiều so với lực hấp dẫn trong việc định hình cấu trúc vũ trụ, các từ trường có thể đã hình thành sớm hơn và đóng vai trò quan trọng hơn trong quá trình tiến hóa của thiên hà. Điều này mở ra một hướng tiếp cận mới trong việc hiểu cách vũ trụ phát triển từ những cấu trúc sơ khai đến hệ thống phức tạp như ngày nay.