Физик из Бохума рассчитывает напряженность поля в ранней Вселенной

Магниты практически стали предметами быта. Ранее, однако, Вселенная состояла только из немагнитных элементов и частиц. Вопрос, как магнитные силы появились на свет, был исследован профессором д-р Райнхардом Сшликейзером из Института теоретической физики при Рурском университете в Бохуме. В журнале Physical Review Letters, он описывает новый механизм намагничивания Вселенной еще до появления первых звезд.


В ранней Вселенной нет постоянных магнитов

До образования первых звезд, светящаяся материя состояла только из полностью ионизированного газа из протонов, электронов, ядер гелия и ядер лития, которые были произведены во время Большого Взрыва. "Все высокие металлы, например, магнитное железо, в соответствии с сегодняшней концепцией, могли быть сформированы только внутри звезд", - говорит Рейнхард Сшликейзер.

"В древности таким образом, не было никаких постоянных магнитов во Вселенной". Параметры, описывающие состояние газа, однако, не являются постоянными. Плотность и давление, а также электрические и магнитные поля колеблются вокруг определенных средних значений. В результате этих колебаний, в некоторых точках в плазме возникают слабые магнитные поля, - так называемые случайные поля. Насколько эти поля были сильными, находясь в полностью ионизованной плазме из протонов и электронов, в настоящее время рассчитаны проф. Сшликейзером, в частности, имея в виду плотность и температуру газа, которые существовали в плазме ранней Вселенной.

Слабые магнитные поля с большими объемами

Результат: колебание магнитных полей зависело от их положения в плазме, однако, не зависело от времени, в отличие, например, от электромагнитных волн, таких как световые волны, которые колеблются с течением времени. Везде в светящемся газе ранней Вселенной было магнитное поле с напряженностью 10 ^ -20 Тл, т.е. 10 секстильонов долей теслы. Для сравнения, магнитное поле Земли имеет напряженность в 30 миллионных долей тесла. В МРТ сканерах, напряженность поля из трех единиц теслы теперь обычное дело. Магнитное поле в плазме ранней Вселенной, таким образом, было очень слабым, но оно охватывало почти 100 процентов объема плазмы.

Взаимодействие тепловых ударных волн и магнитных полей

Звездный ветер или взрывы сверхновых первых массивных звезд генерируются ударными волнами, которые сжимают случайные магнитные поля в определенных областях. Таким образом, поля были укреплены и согласованы в широком масштабе. В конечном счете, магнитная сила была настолько большой, что в свою очередь повлияло на ударные волны. "Это объясняет часто наблюдаемый баланс между магнитными силами и тепловым давлением газа в космических объектах", - говорит профессор Сшликейзер. Расчеты показывают, что все полностью ионизированные газы в ранней Вселенной были слабо намагниченными. Магнитные поля, поэтому существовал еще до первых звезд. Далее, физик из Бохума планирует изучить, как слабые магнитные поля влияют на колебания температуры в космическом фоновом излучении.