Откуда взялись магнитные поля во Вселенной?
Вопрос о том, как во Вселенной появились большие магнитные поля, остается одним из самых сложных в астрофизике. И вот теперь исследователи предложили новое решение: гигантская «пылевая батарея», работавшая в момент появления первых звезд.
Во Вселенной магнитные поля присутствуют повсюду. Конечно, есть магнитное поле Земли, которое отражает опасное космическое излучение, поворачивает наши компасы и направляет стаи перелетных птиц. Но магнитные поля есть и у других планет и звезд, причем магнитные поля Юпитера и Солнца мощнее земного.
Даже у всей галактики Млечный Путь есть свое магнитное поле. Оно примерно в миллион раз слабее земного, но простирается на десятки тысяч световых лет, охватывая всю галактику. Астрономам известны еще более крупные магнитные поля, некоторые из которых заполняют целые скопления галактик, достигающие нескольких миллионов световых лет в поперечнике.
Откуда же берутся эти гигантские магнитные поля? Несмотря на то что они относительно слабые, они невероятно велики. Значит, все, что их создало, должно было исходить от достаточно энергичных и масштабных источников. За десятилетия астрономы предложили несколько механизмов, большинство из которых опираются на динамо-процесс, который берет слабые «начальные» поля и усиливает их до современных значений.
Откуда изначально появляются слабые начальные магнитные поля?
В работе, опубликованной в журнале в октябре, исследователи предложили новое решение. Их сценарий начинается с космического рассвета, когда Вселенной было всего несколько сотен миллионов лет, и первые звезды и галактики только начинали светиться. После того как первые звезды умерли, они оставили после себя кусочки более тяжелых элементов, которые нашли друг друга в межзвездном пространстве и превратились в первые зерна пыли.
В новом исследовании ученые обнаружили, что это магнитное поле было бы невероятно слабым — примерно в миллиардную долю от силы магнитного поля Земли. Но оно было бы достаточно большим, чтобы другие астрофизические процессы, такие как перемешивание и динамо-усиление, могли зацепиться за это начальное поле и создать магнитные поля, которые мы видим сегодня.
Однако это всего лишь гипотеза. В заключение своей работы исследователи предложили рецепт, как включить этот механизм в моделирование эволюции галактик и их магнитных полей. Это важный шаг в сравнении магнитных полей, предсказанных теорией, с теми, которые мы видим в реальной Вселенной. Мы не можем отмотать время назад, чтобы увидеть, какими были магнитные поля Вселенной давным-давно, но мы можем использовать идеи, подобные этой, чтобы попытаться реконструировать прошлое.