Các nhà thiên văn học đã tạo ra bản đồ chi tiết đầu tiên về các đường sức từ trường xuyên qua TW Hydrae, một ngôi sao gần đó có đĩa hình thành hành tinh. Nghiên cứu này, do Tiến sĩ Richard Teague tại MIT dẫn đầu và sử dụng dữ liệu từ Kính thiên văn Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), mở ra cánh cửa hiểu biết về các lực vô hình đang định hình nên các hành tinh mới, tương tự như quá trình hình thành Hệ Mặt Trời của chúng ta.
Các hành tinh bắt nguồn từ những đĩa khí và bụi xoáy quanh các ngôi sao trẻ. Mặc dù kính viễn vọng đã cho thấy hình dạng và các khe hở trong những đĩa này, việc đo lường từ trường – những tác nhân vô hình điều khiển và điêu khắc vật chất hành tinh – lại vô cùng thách thức. Từ trường được cho là đóng vai trò quan trọng trong sự tiến hóa của đĩa và quá trình tạo hành tinh, nhưng cấu trúc của chúng trong một đĩa như TW Hydrae chưa bao giờ được lập bản đồ rõ ràng cho đến nay. Trước đây, các nghiên cứu về từ trường tập trung vào việc phát hiện các mẫu ánh sáng phân cực cụ thể, nhưng tín hiệu này rất yếu và dễ bị che khuất.
Nhóm của Tiến sĩ Teague đã phân tích sự mở rộng của các tín hiệu vô tuyến đặc biệt – dấu hiệu của các phân tử quay trong đĩa – được đo bởi ALMA. Bằng cách giải mã những thay đổi tinh tế trong ánh sáng từ phân tử CN, nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra sự mở rộng đặc trưng do tương tác từ trường gây ra, được gọi là Hiệu ứng Zeeman. Hiệu ứng này, lần đầu tiên được Pieter Zeeman quan sát vào năm 1896, cho phép các nhà khoa học đo lường cường độ từ trường trên các vật thể thiên văn.
Phân tích cho thấy từ trường có cường độ lên tới 10 milligauss, yếu hơn một nghìn lần so với nam châm tủ lạnh, nhưng lại rất mạnh mẽ ở quy mô hình thành hành tinh. Các trường này kéo dài từ 60 đến 120 đơn vị thiên văn (AU) từ ngôi sao, với cấu trúc trường thay đổi tại một khe hở nổi bật trong đĩa. Điều này gợi ý một mối liên hệ trực tiếp giữa hoạt động từ trường và sự hình thành các khu vực hành tinh hóa. Tiến sĩ Teague cho biết: "Sự hiện diện và mô hình của các trường này giống một cách đáng kinh ngạc với những gì có thể đã tồn tại trong tinh vân mặt trời trong quá trình hình thành các hành tinh của chúng ta. Đây là cái nhìn tốt nhất chúng ta có về bàn tay vô hình đang định hình sự ra đời của các thế giới mới."
Phương pháp này mở ra những hướng đi mới cho các câu hỏi khoa học lâu đời: Từ trường thúc đẩy sự tiến hóa của đĩa như thế nào? Chúng ảnh hưởng đến loại hành tinh nào hình thành và ở đâu? Khi các kính thiên văn và thiết bị ngày càng nhạy hơn, các nhà thiên văn dự đoán sẽ áp dụng các kỹ thuật này cho nhiều đĩa khác. Tiến sĩ Teague nói thêm: "Chúng ta đang bước vào một kỷ nguyên mà chúng ta cuối cùng có thể nhìn thấy các bản thiết kế từ trường giúp xây dựng các hệ hành tinh mới." Các nâng cấp của ALMA, như bộ thu Band 1 sắp tới, được thiết kế cho mục đích này. "Những phát hiện của chúng tôi chứng minh rằng những gì đã được hứa hẹn với bản nâng cấp sẽ có thể thực hiện trên quy mô lớn."
Nghiên cứu này đánh dấu một bước tiến đáng kể trong việc hiểu không chỉ cách các hành tinh hình thành xung quanh các ngôi sao khác mà còn cả cách khu vực vũ trụ của chúng ta đã hình thành như thế nào. Từ trường đóng vai trò quan trọng trong việc che chắn các đám khí khỏi bức xạ sao và làm chậm sự phát triển của các hành tinh khổng lồ, đồng thời cũng có thể khuấy động đĩa và di chuyển vật chất hành tinh. Các nhà khoa học tại Đại học Zurich đã phát triển một mô hình lý thuyết kết hợp cả trọng lực và từ tính để mô phỏng quá trình hình thành hành tinh, tạo ra các hành tinh có kích thước tương tự như các hành tinh thực tế. Nghiên cứu của Đại học Maryland và Đại học Tohoku cũng chỉ ra rằng mật độ, khối lượng và hàm lượng sắt trong lõi của một hành tinh đá bị ảnh hưởng bởi khoảng cách của nó với từ trường của Mặt Trời trong quá trình hình thành hành tinh. Những phát hiện này nhấn mạnh tầm quan trọng của từ trường trong việc định hình các hệ hành tinh, từ đó cung cấp cái nhìn sâu sắc về nguồn gốc của chính Hệ Mặt Trời của chúng ta.