Яким чином у Всесвіті з'явилися магнітні поля? Колись вважалося, що подібне не могло відбутися відразу після Великого вибуху - ці поля з'явилися лише з народженням перших зірок. Однак нові дослідження американських та німецьких вчених говорять про те, що насправді слабкий магнетизм міг виникнути і раніше. Але як саме це сталося?

Дослідження електромагнітних полів - широке поле діяльності в сучасній науці. Їх досліджують на Землі і у всіх її оболонках, в навколишньому навколоземному космосі, в Сонячній системі - на планетах та їх супутниках, в гелиосфере і за її межами - в неозорому просторі Всесвіту.

Електромагнітні поля всюдисущі: за ним стрімко летять релятивістські частинки космічних променів, Сонце демонструє вченим безперервну трансформацію складної ієрархії своїх електромагнітних полів, різноманітний магнетизм планет Сонячної системи, а об'єкти і поля віддаленого космосу просто вражають уяву своїми електромагнітними полями! Виникає резонне питання - яким чином виникли магнітні поля у Всесвіті, як вони змінювалися протягом протекших 13,4 мільярди років існування всесвіту?

У початковий момент Великого вибуху практично миттєво народилася пра-Всесвіт у вигляді неймовірно розігрітого газової хмари. Воно остигало, розширюючись в просторі, в ньому утворилися прачастицы, що з'єдналися досить швидко найпростіші атоми. Але прогнозувати поява магнітного поля в цій системі абсолютно неможливо! Отже, воно народжувалося пізніше. Яким же чином розпочався і розвинувся процес, в результаті якого з'явилися всі магнітні поля, настільки потужно представлені в сучасній картині світу?

Загадку намагаються розгадати фахівці Райнхард Шликайзер з Інституту теоретичної фізики Рурського університету в Бохумі (ФРН) і Пітер Юн з Університету штату Меріленд (США), вони висунули нову гіпотезу: магнітне поле виникне пізніше Великого вибуху зародковій дуже слабкої форми магнетизму. Віртуальні зародки цього явища створюються випадково в хмарі матерії, ще до народження первозданних зоряних тел.

Коли вік Всесвіту був дорівнює приблизно 380 тисяч років, температура первісного хмари знижувалася, утворилися області з різною щільністю і тиском, що сприяло появі перших випадкових зародкових утворень магнетизму. Ці слабкі поля пізніше посилилися, зазнали впливу перших зоряних вітрів і плазмових потоків від вибухають світил.

Трохи точних авторських визначень: ненамагниченная нерелятивистская теплова плазма з електронів і протонів спонтанно випромінює апериодические турбулентні флуктуації магнітного поля, крихітний модуль цих флуктуацій дається простою формулою, в яку входять всього три фізичні параметри: ?e - нормалізована температура теплових електронів, We - теплова плазмова щільність енергії і g - плазмовий параметр.

Для ненамагниченной міжгалактичної середовища, негайно після початку реионизации, напруженість поля від цього механізму оцінюється в 2?10-16 G в космічних порожнинах (войдах) і 2?10-10 G в протогалактиках. Обидві величини занадто слабкі, щоб вплинути на динаміку плазми. З урахуванням в'язкого демпфування ці оцінки ще зменшуються до 2?10-21 G в космічних порожнечах і 2?10-12 G в протогалактиках.

Далі відбувається просте чудо народження магнітних полів: зсув або стиснення міжгалактичної і протогалактической середовища при перших вибухи наднових зірок у великих регіонах їх зоряних метаморфоз підсилюють ці "засіяні" поля! Вони стають неоднорідними, і вже магнітні сили відновлення впливають на газову динаміку, впорядковуючи та нівелюючи температуру ?e. Ось так із зародкових "зерняток" магнітних полів в гарячому хмарі плазми із заряджених протонів, електронів, ядер гелію і літію, де ці магнітні поля були орієнтовані довільно, тобто в будь-якому напрямку, народилася їхня організація - виникло вже орієнтоване магнітне поле.

Майкл Ріордан з Каліфорнійського університету в Санта-Крус (США) формулює роз'яснення: "Магнетизм скрізь, де є потік заряджених частинок. Піднесіть компас до проводу з постійним струмом, і ви побачите, як зрушиться стрілка. Але якщо заряджених частинок багато і вони розлітаються по всіх напрямках, як це було в ранній Всесвіту до охолодження плазми і освіти атомів, середній струм всюди дорівнює нулю, тому в макроскопічному масштабі магнетизму немає". Для посилення виник магнетизму потрібні були важкі елементи на зразок нікелю або заліза - вони були синтезовані в термоядерних процесах вибухів наднових.

Коли ж утворилися зірки і самі масивні з них почали наприкінці життя вибухати, стискаючи навколишнє середовище і одночасно насичуючи її важкими елементами, комбінація зоряного вітру і вибухів початку розштовхувати маленькі магнітні поля, здавлюючи їх, розтягуючи і вирівнюючи в напрямку вітру. Зараз вчені спостерігають і розгадують вражаючі ефекти трансформації магнітних полів у космосі: на нашій єдиною і найближчої зірки Сонце магнітні процеси командують 22-літнім циклом сонячних магнітних полів, що забезпечує 11-річний цикл сонячних плям.

Магнітні поля сонячної корони утримують гарячу плазму, їх трансформація викликає викиди корональної речовини і протуберанців, а спливаючі магнітні поля на Сонці стимулюють найбільш потужні прояви активності - сонячні спалахи! Сонячний вітер, йде геть від Сонця у вигляді плазмових потоків і заповнює весь простір гелиосферы, несе міжпланетне магнітне поле, варьирующее в межах від одиниць до десятків нТл. А на планетах, що мають магнітне поле, вирують магнітні і іоносферні бурі, спалахують різноманітні полярні сяйва.

У висновку слід зауважити, що невичерпне розмаїття електромагнітних полів у Всесвіті - невичерпне джерело майбутніх відкриттів.