Ученые обнаружили, что магнитные поля проходят через большую часть открытого космоса. Они распространены по всей вселенной на миллионы световых лет и представляют собой скрытые линии. Если действительно эти поля датируются Большим взрывом, то они могут раскрыть большую космологическую загадку.
Астрономы всего мира работают над изучением магнитных полей. Они придумывают новые способы поиска этих полей, обследуют все более отдаленные части космического пространства и необъяснимым образом находят их.
Магнитные поля
Эти силовые поля, в сущности, похожи на те, которые исходят от магнитов на холодильнике, но разница в том, что они гораздо мощнее и окружают все галактики, а также Солнце и Землю. Астрономы уже давно начали обнаруживать магнетизм, который простирается через целые скопления галактик, а также затрагивает все пространство между этими галактиками. Невидимые линии поля проникают сквозь межгалактическое пространство, как углубления отпечатка пальца.
Исследование отдаленных областей космоса
В прошлом году астрономам удалось исследовать одну из более редких областей космоса. В процессе было найдено самое большое магнитное поле, которое состояло из одной линии, простирающейся на 10 миллионов световых лет. Вторая намагниченная линия была обнаружена в другой части космоса, для поиска которой использовались те же технологии. «Возможно, мы просто смотрим на верхушку айсберга», - сказала Федерика Говони, астрофизик, благодаря которой была обнаружена первая линия.
Появление магнитных полей
Ученых уже долгое время интересует вопрос появления магнитных полей. «Это явно не может быть связано с активностью одиночных галактик или единичных взрывов», - сказал Франко Вазза, астрофизик, который проводит современные компьютерные симуляции космических магнитных полей.
Ученые предполагают, что космический магнетизм является изначальным, то есть это путь к рождению вселенной. А это значит, что слабый магнетизм должен присутствовать повсюду, даже в самых темных и пустых областях вселенной. Это явление могло бы помочь разрешить другую космологическую головоломку, известную как напряжение Хаббла - это космологический закон, включающий в себя объем, радиус или сферу расширения вселенной.
Напряженность Хаббла состоит в том, что вселенная расширяется гораздо быстрее, чем предполагалось, на основе своих компонентов. Исследователи Карстен Джедамзик и Левон Погосян настаивают на том, что магнитные поля во вселенной могут означать более высокую скорость этого космического расширения, что, в частности, наблюдается уже сегодня.
Данные, собранные астрофизиками, подтверждают, что магнетизм действительно присутствует везде.
Магнитная душа Вселенной
Исследования английского ученого Уильяма Гилберта о камнях, породу которых люди использовали для изготовления компасов в течение тысячелетий, привели его к мысли, что их магнитная сила «подражает душе». Он абсолютно правильно предположил, что планета Земля является «огромным магнитом», а магниты «ориентируются на полюса Земли».
Эти поля образуются, когда проходит электрический заряд. Например, магнитное поле Земли исходит из потока жидкого железа, находящегося и постоянно движущегося в земном ядре.
Проникновение в скопление галактик
Космологические симуляции иллюстрируют несколько вариантов объяснения того, каким образом магнитные поля проникают в скопления галактик. С одной стороны поля растут из однородных «начальных» частиц, которые усеяли космос после Большого взрыва. С другой стороны определенные процессы, например, образование звезд и черные дыры, создают намагниченные ветры, которые расходятся по галактике.
Однако, как только магнитное поле возникает из-за движения заряженных частиц, оно может стать больше и сильнее, выровняв более слабые поля. «Само явление магнетизма немного похоже на развитие живого организма, потому что магнитные поля задействуют каждый свободный источник энергии, который они могут удерживать, и растут. Также они способны распространяться и оказывать своим присутствием влияние на другие области, где они также продолжают расти», - сказал Торстен Энслин
Формирование космоса
Магнетизм является единственной силой, которая может образовать масштабную структуру космоса и распространить его на огромные расстояния. Электричество, напротив, относится к кратковременным явлениям, поскольку положительный и отрицательный заряд нейтрализуются.
Тем не менее эти силовые поля нематериальны и ощутимы только при воздействии на другие вещи. Однако синхротронный сигнал полей является довольно сильным на низких радиочастотах, благодаря чему, его можно обнаружить с помощью LOFAR - массива из 20 000 низкочастотных радиоантенн, расставленных по всей Европе. Когда ученые применили алгоритм размытия к данным из линии, они сразу же увидели свечение синхротронных излучений.
Предположения ученых
В 1991 году Вачаспати выдвинул гипотезу о том, что возникновение магнитных полей могло быть спровоцировано во время фазового перехода после Большого взрыва. Другие предполагают, что турбулентная плазма электронов и протонов могла бы ускорить развитие первых магнитных полей.
Способ проверки теорий магнитного генеза состоит в изучении структуры в самых нетронутых участках межгалактического пространства. Например, являются ли полевые линии прямыми, изогнутыми в разные стороны или спиральными, и как рисунок меняется в разных масштабах. Если действительно магнитные поля образовались во время фазового перехода, как ранее предложил Вачаспати, то тогда силовые линии определенно должны быть спиральными.
Метод Фарадея
Один метод, впервые разработанный английским ученым Майклом Фарадеем в 1845 году, обнаруживает магнитное поле путем определения направления полярности во время вращения и проходящего через эту полярность света. В свою очередь величина вращения зависит от частоты света и силы магнитного поля. Это означает, что, измеряя полярность на разных частотах, вы можете определить силу магнетизма вдоль линии обзора.
Уже идет подготовка гигантского международного проекта под названием «Квадратный километраж». Целью проекта является запуск в космос радиотелескопа нового поколения, который должен создать сетку Фарадея. Осуществление проекта планируется в 2027 году.
Понятие блазары
Также в астрономии существует такое понятие, как блазары - это яркие гамма-лучи энергетического света и вещества, питаемые черными дырами. Во время того, как гамма-лучи распространяются в пространстве, они периодически соприкасаются с микроволнами, в результате превращаясь в позитрон и электрон. Эти частицы затем вспыхивают, но с меньшей энергией.
Но если свет блазара пройдет через намагниченную пустоту, то гамма-лучи с более низкой энергией будут отсутствовать, потому что магнитное поле будет отклонять электроны и позитроны от линии зрения. Когда ученые Неронов и Вовк проанализировали данные с подходящим образом расположенного блазара, они увидели его высокоэнергетическое гамма-излучение.
Команда ученых сделала много измерений блазаров за пустотами и смогла выявить слабый ореол низкоэнергетических гамма-лучей вокруг блазаров. Эффект является именно тем, который можно было бы ожидать, если бы частицы рассеивались слабыми магнитными полями и их размер составлял всего одну триллионную часть, как магнит на холодильнике. Таким образом, это подтверждает догадки ученых и доказывает присутствие магнетизма повсюду. Если они разгадают происхождение магнитных полей, то смогут дать ответ и на другие загадки вселенной.