Odkryj źródło pól magnetycznych wszechświata

Naukowcy z Columbia University odkryli, że pola magnetyczne we wszechświecie mogą powstawać z turbulentnej plazmy. Ich badania pokazują, że te plazmy, obecne w różnych środowiskach, mogą spontanicznie tworzyć i wzmacniać pola magnetyczne, ujawniając proces, w którym pola magnetyczne mogą rozciągać się na ogromne odległości.

Od dawna dyskutowano o źródłach pól magnetycznych. Nowe badania dostarczają wskazówek co do ich pochodzenia.

Nie tylko Twoja lodówka ma magnesy. Ziemia, gwiazdy, galaktyki i przestrzeń między galaktykami również są namagnesowane. Im więcej miejsc we wszechświecie naukowcy szukali pól magnetycznych, tym więcej odkryli. Ale pytanie, dlaczego tak jest i skąd pochodzą te pola magnetyczne, pozostaje tajemnicą i przedmiotem ciągłych badań naukowych.

Pole magnetyczne w galaktyce wirowej (M51) zostało zarejestrowane przez należące do NASA Flying Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA) nałożone na obraz galaktyki z Teleskopu Hubble’a. Zdjęcie przedstawia zdjęcia w podczerwieni ziaren pyłu w galaktyce M51. Ich orientacja magnetyczna w dużej mierze odpowiada spiralnemu kształtowi galaktyki, ale jest również przyciągana w kierunku sąsiedniej galaktyki na prawo od kadru. Źródło: NASA, Sophia Science Team, a. Burlough; NASA, ESA i S. Beckwith (STScI) oraz Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

Wgląd w pochodzenie pola magnetycznego

Nowy artykuł naukowców z Columbia dostarcza wglądu w to, skąd pochodzą te domeny. Zespół badawczy wykorzystał modele, aby wykazać, że pola magnetyczne mogą powstawać spontanicznie w przypadku zakłóceń osocze.

Plazma to rodzaj materii występujący głównie w ekstremalnie gorących środowiskach, takich jak te w pobliżu powierzchni Słońca, ale plazma jest również rozproszona po całym wszechświecie w środowiskach o niskiej gęstości, takich jak przestrzeń międzygalaktyczna; Badania zespołu koncentrowały się na tych środowiskach o niskiej gęstości.

Ich symulacje wykazały, że oprócz generowania nowych pól magnetycznych, perturbacje tych plazm mogą również wzmacniać pola magnetyczne po ich wytworzeniu. Pomaga to wyjaśnić, w jaki sposób pola magnetyczne, które powstają w małych skalach, mogą ostatecznie osiągnąć ogromne odległości.

Złożony obraz przedstawiający narodziny i wzrost pól magnetycznych w turbulentnych plazmach, od słabych pól w małych skalach (u góry po lewej) do silnych pól w dużych skalach (u dołu po prawej). Źródło: Uniwersytet Columbia

„Te nowe badania pozwalają nam wyobrazić sobie rodzaje pustek, które generują pola magnetyczne: nawet w najbardziej nieskazitelnych, rozległych i odległych przestrzeniach naszego wszechświata cząsteczki plazmy ugrzęzły w ruchu turbulentnym, mogą spontanicznie generować nowe pola magnetyczne” – powiedział Cerrone.

„Poszukiwania „ziarna”, które może zasiać nowe pole magnetyczne, trwają od dawna i cieszymy się, że możemy dostarczyć nowe dowody na to oryginalne źródło, a także dane o tym, jak pole magnetyczne rośnie, gdy już się narodzi ”.

Odniesienie: „Generowanie quasi-równoważnych pól magnetycznych w turbulentnych, niekolizyjnych plazmach” Lorenzo Cerrone, Luca Comiso i Ryan Gollant, 31 lipca 2023 r., Dostępne tutaj. Fizyczne listy przeglądowe.
DOI: 10.1103/PhysRevLett.131.055201

Artykuł został napisany przez profesora astronomii Lorenzo Cerrone, naukowca zajmującego się badaniami astronomicznymi Luca Comiso oraz doktoranta astronomii Ryana Gollanta.