Πώς σχηματίστηκαν τα πρώτα μαγνητικά πεδία του σύμπαντος

Πηγή: NewScientist, 6 Ιανουαρίου 2006

Τα αρχικά μαγνητικά πεδία στο σύμπαν προέκυψαν 370.000 χρόνια μετά από τη Μεγάλη Έκρηξη, προτείνει μια νέα ανάλυση. Η εργασία αυτή στηρίζεται στο καθιερωμένο μοντέλο της φυσικής, αντίθετα από μερικές προηγούμενες θεωρίες, και μπορεί να ρίξει φως στον τρόπο με τον οποίο γεννήθηκαν τα πρώτα -πρώτα αστέρια .

Τα σχετικά περιορισμένης έκτασης μαγνητικά πεδία όπως της γης και του ήλιου παράγονται από τη στροβιλώδη μίξη των αγώγιμων ρευστών στους πυρήνες τους. Αλλά τα μεγάλας κλίμακας πεδία που βρίσκονται ανάμεσα και μέσα στους γαλαξίες και τα σμήνη των γαλαξιών είναι πιο δύσκολο να τα εξηγήσουμε μόνο με την ανάμιξη των ρευστών. Κι αυτό επειδή οι περισσότεροι γαλαξίες περιστρέφονται αργά, μόνο μερικές δωδεκάδες φορές από τότε που διαμορφώθηκαν.

"Οι γαλαξίες δεν έχουν κάνει πολλές περιστροφές σε όλη τη ζωή τους, έτσι δεν είναι σαφές με ποιο τρόπο ενισχύεται αυτό", λέει ο Dam Thanh Son στο πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον στο Σιάτλ, ο οποίος δεν συμμετείχαν στη νέα μελέτη. "Χρειάζεται κάποιο αρχικό, μικρό μαγνητικό πεδίο."

Μερικοί ερευνητές έχουν προσπαθήσει να εξηγήσουν την προέλευση αυτού του πεδίου "σπόρου" με νέους φυσικούς μηχανισμούς - όπως η σύζευξη των ηλεκτρομαγνητικών πεδίων με εξωτικά σωματίδια ή τη βαρύτητα στις πρώτες στιγμές μετά από το big bang.

"Υπάρχουν πολλά μοντέλα προς αυτήν την κατεύθυνση, τα περισσότερα από τα οποία στηρίζονται στη νέα φυσική, και δεν είναι επομένως πειστικά", σχολιάζει ο George Field του Κέντρου για την Αστροφυσική του Χάρβαρντ στο Καίμπριτζ.

Καυτή σούπα

Τώρα, οι ερευνητές που καθοδηγούνται από τον Kiyotomo Ichiki του Αστρονομικού Παρατηρητήριου της Ιαπωνίας στο Τόκιο έχουν χρησιμοποιήσει το καθιερωμένο μοντέλο της φυσικής για να εξηγήσουν το αρχικό πεδίο από το οποίο γεννήθηκαν τα μαγνητικά πεδία Λένε ότι το πεδίο αυτό άρχισε προτού διαμορφωθούν τα πρώτα άτομα, (πριν ενωθούν τα ηλεκτρόνια με τα πρωτόνια για να σχηματίσουν υδρογόνα), όταν δηλαδή το σύμπαν ήταν μια καυτή σούπα πρωτονίων, ηλεκτρονίων και φωτονίων - μια κατάσταση που κράτησε τα πρώτα 370.000 χρόνια μετά από το big bang.

Τα φωτόνια ασκούν μια διαφορετική πίεση στα ηλεκτρόνια από ό,τι τα πρωτόνια και επίσης σκεδάζονται από τα ηλεκτρόνια συχνότερα. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι οι διαφορές στις μετακινήσεις των ηλεκτρονίων και των πρωτονίων παρήγαγαν ένα περιστρεφόμενο ηλεκτρικό ρεύμα, το οποίο παρήγαγε τα μαγνητικά πεδία.

Ο George Field λέει ότι η αξιοπιστία του μηχανισμού της καθιερωμένης φυσικής θα ήταν ενδιαφέρουσα εάν επιβεβαιωθεί. Αλλά προειδοποιεί ότι άλλα μοντέλα, όπως αυτά που παράγουν το πεδίο 'σπόρος' στους δίσκους της ύλης που περιβάλλουν τις κολοσσιαίες μαύρες τρύπες, δεν μπορούν να αποκλειστούν ακόμα.

Κυρίαρχη επιρροή

Εάν η νέα ανάλυση είναι σωστή, μπορεί να αποκαλύψει κάποιες ενδείξεις για τη φύση του αρχικού σύμπαντος, ο οποίος διαμορφώθηκε από την πρώτη -πρώτη παραγωγή των άστρων. Αυτά πιστεύεται ότι ήταν εξαιρετικά ογκώδη και βραχύβια σπέρνοντας, όταν πέθαναν, το διάστημα γύρω τους με βαριά στοιχεία.

Αλλά σύμφωνα με τη νέα ανακοίνωση, το πεδίο 'σπόρος' θα είχε γίνει αρκετά ισχυρό στα πρώτα εκατό εκατομμύρια χρόνια μετά από τη Μεγάλη Έκρηξη, ώστε να έχει επιπτώσεις στην περιστροφή των δίσκων της ύλης γύρω από αυτά τα πρώτα αστέρια. Αυτό ακολούθως θα είχε επιπτώσεις στον όγκο των πρώτων άστρων, στον επηρεασμό της χημείας και της δομής του πρώιμου σύμπαντος.

"Τα μαγνητικά πεδία, μαζί με τη βαρύτητα, διαδραματίζουν έναν κρίσιμο ρόλο στις διαδικασίες σχηματισμού των διάφορων σωμάτων και τη δυναμική εξέλιξή τους στον Κόσμο", τονίζει ο Ichiki.

Αυτό το πεδίο 'σπόρος΄ είναι ένα εκατομμύριο φορές πιο ασθενές από τα πεδία στους γαλαξίες σήμερα, αλλά η ομάδα λέει ότι τα μελλοντικά διαστημικά παρατηρητήρια μπορούν να είναι σε θέση να το ανιχνεύσουν έμμεσα. Όταν τα πολύ ογκώδη αστέρια εκρήγνυνται, διασκορπίζουν υψηλής ενέργειας ηλεκτρόνια που εκπέμπουν φωτόνια ακτίνων γάμμα. Αλλά το πεδίο 'σπόρος' μπορεί να εκτρέψει αυτά τα ηλεκτρόνια, παράγοντας έτσι μια καθυστέρηση στην άφιξη των ακτίνων γάμμα έναντι των άλλων μηκών κύματος του φωτός στα μελλοντικά διαστημικά τηλεσκόπια.

Περιοδικό αναφοράς: Science.