Hvordan optrådte magnetiske felter i universet? Tidligere blev det antaget, at dette ikke kunne ske umiddelbart efter Big Bang - disse marker optrådte kun med fødslen af de første stjerner. Imidlertid antyder ny forskning fra amerikanske og tyske forskere, at der faktisk kunne være opstået en svag magnetisme tidligere. Men hvordan skete dette nøjagtigt?
Elektromagnetiske felter er allestedsnærværende: Relativistiske partikler af kosmiske stråler flyver hurtigt langs dem, Solen demonstrerer for videnskabsmændene den kontinuerlige transformation af det mest komplekse hierarki af dets elektromagnetiske felter, magnetismen i solsystemets planeter er forskelligartet, og objekter og felter i det fjerne rum forbløffer simpelthen fantasien med deres elektromagnetiske felter!
Et rimeligt spørgsmål opstår - hvordan opstod magnetfelterne i universet, hvordan ændrede de sig i løbet af de sidste 13,4 milliarder år af universets eksistens?
I det første øjeblik af Big Bang blev præuniverset næsten øjeblikkeligt født i form af en utrolig opvarmet gassky. Det afkøles, ekspanderede i rummet, og der blev dannet primære partikler i det, som kombineredes ret hurtigt til de enkleste atomer.
Men det er absolut umuligt at forudsige udseendet af et magnetfelt i dette system! Derfor blev det født senere. Hvordan begyndte processen at udvikle sig, hvilket resulterede i, at alle de magnetiske felter, der så magtfuldt var repræsenteret i det moderne verdensbillede, optrådte?
Eksperterne Reinhard Schlickayser fra Institute for Theoretical Physics ved Ruhr University i Bochum (Tyskland) og Peter Jun fra University of Maryland (USA) forsøger at afsløre mysteriet, de fremlægger en ny hypotese: magnetfeltet vil opstå senere end Big Bang fra en meget svag form for magnetisme. Virtuelle embryoner af dette fænomen skabes ved en tilfældighed i en sky af stof, allerede før fødslen af primordiale stjernekropper.
Da universets alder var ca. 380 tusind år, faldt temperaturen i den primitive sky, regioner med forskellige densiteter og pres blev dannet, hvilket bidrog til fremkomsten af de første tilfældige nucleationsformer af magnetisme. Disse svage felter blev senere intensiveret og blev udsat for de første stjernevinder og plasmastrømme fra de eksploderende stjerner.
Få nøjagtige forfatterdefinitioner: ikke-magnetiseret ikke-relativistisk termisk plasma af elektroner og protoner udsender spontant aperiodiske turbulente svingninger i magnetfeltet, en lille modul af disse udsving er givet ved en simpel formel, der kun indeholder tre fysiske parametre: è er den normaliserede temperatur for termiske elektroner, Vi er den termiske plasmas energitæthed og g er plasmaparameteren.
Salgsfremmende video:
For et umagnetiseret intergalaktisk medium, umiddelbart efter begyndelsen af reionisering, anslås feltstyrken fra denne mekanisme til 2 × 10-16 G i rumrum (hulrum) og 2 × 10-10 G i protogalaksier. Begge værdier er for svage til at påvirke plasmadynamikken. Under hensyntagen til den viskøse dæmpning falder disse estimater stadig til 2 × 10-21 G i hulrum i rummet og 2 × 10-12 G i protogalaksier.
Derefter forekommer et simpelt mirakel ved fødslen af magnetiske felter: forskydningen eller sammentrækningen af det intergalaktiske og protogalaktiske medium under de første eksplosioner af supernovaer i de store regioner i deres stjernemetamorfose forbedrer disse "podede" felter!
De bliver inhomogene, og allerede påvirker de magnetiske gendannelseskræfter gasdynamikken, når de ordner og udjævner temperaturen βe. Så fra de embryonale "korn" af magnetfelter i en varm plasmasky af ladede protoner, elektroner, helium og lithiumkerner, hvor disse magnetiske felter var orienteret vilkårligt, det vil sige i enhver retning, deres organisation blev født - opstod et allerede orienteret magnetfelt.
Michael Riordan fra University of California i Santa Cruz (USA) formulerer forklaringen:”Magnetisme er uanset hvor der er en strøm af ladede partikler. Bring kompasset tæt på DC-ledningen, så ser du nålen bevæge sig.
Men hvis der er mange ladede partikler, og de spreder sig i alle retninger, som det var tilfældet i det tidlige univers, før plasmaet afkøledes og atomer blev dannet, er den gennemsnitlige strøm overalt nul, så der er ingen magnetisme i en makroskopisk skala. For at forbedre den resulterende magnetisme krævede man tunge elementer som nikkel eller jern - de blev syntetiseret i termonukleære processer med supernovaeksplosioner.
Da stjernerne dannede sig, og den mest massive af dem begyndte at eksplodere i slutningen af deres liv, komprimere miljøet og samtidig mættede det med tunge elementer, begyndte kombinationen af stjernevind og eksplosioner at skubbe små magnetiske felter fra hinanden, klemme dem, strække og justere sig i retning af vinden.
Forskere observerer og afslører nu de overraskende virkninger af transformationen af magnetiske felter i rummet: på vores eneste og nærmeste stjerne, Solen, styrer magnetiske processer en 22-årig cyklus af solmagnetiske felter, hvilket giver en 11-årig solflekkscyklus.
Solcoronaens magnetfelter holder det varme plasma, deres transformation forårsager udsprøjtning af koronalt stof og prominenser, og de flydende magnetiske felter på Solen stimulerer de mest kraftfulde manifestationer af aktivitet - solbrændere! Solvinden, der forlader solen i form af plasmastrømme og fylder hele rummet i heliosfæren, bærer et interplanetært magnetfelt, der varierer fra nogle få til titusinder af nT. Og på planeter med et magnetfelt raser magnetiske og ionosfæriske storme, og forskellige auroras brænder op.
Afslutningsvis skal det bemærkes, at den uudtømmelige række af elektromagnetiske felter i universet er en uudtømmelig kilde til fremtidige opdagelser.
TATIANA VALCHUK
