Ανακαλύψτε την πηγή των μαγνητικών πεδίων του σύμπαντος

Ερευνητές του Πανεπιστημίου Κολούμπια ανακάλυψαν ότι τα μαγνητικά πεδία σε όλο το σύμπαν μπορεί να προκύψουν από τυρβώδες πλάσμα. Η μελέτη τους δείχνει ότι αυτά τα πλάσματα, που υπάρχουν σε διαφορετικά περιβάλλοντα, μπορούν να σχηματίσουν και να ενισχύσουν αυθόρμητα μαγνητικά πεδία, αποκαλύπτοντας τη διαδικασία με την οποία τα μαγνητικά πεδία μπορούν να επεκταθούν σε τεράστιες αποστάσεις.

Η πηγή των μαγνητικών πεδίων έχει συζητηθεί εδώ και καιρό. Νέα έρευνα παρέχει ενδείξεις για την προέλευσή τους.

Δεν είναι μόνο το ψυγείο σας που έχει μαγνήτες. Η Γη, τα αστέρια, οι γαλαξίες και ο χώρος μεταξύ των γαλαξιών μαγνητίζονται επίσης. Όσο περισσότερα μέρη έχουν αναζητήσει οι επιστήμονες για μαγνητικά πεδία σε όλο το σύμπαν, τόσο περισσότερα έχουν ανακαλύψει. Αλλά το ερώτημα γιατί συμβαίνει αυτό και από πού προέρχονται αυτά τα μαγνητικά πεδία παρέμεινε μυστήριο και αντικείμενο συνεχιζόμενης επιστημονικής έρευνας.

Το μαγνητικό πεδίο στον γαλαξία του στροβιλισμού (M51), που καταγράφηκε από το Ιπτάμενο Στρατοσφαιρικό Παρατηρητήριο Υπέρυθρης Αστρονομίας της NASA (SOFIA) πάνω σε μια εικόνα του γαλαξία από το τηλεσκόπιο Hubble. Η εικόνα δείχνει υπέρυθρες εικόνες κόκκων σκόνης στον γαλαξία M51. Ο μαγνητικός προσανατολισμός του ακολουθεί σε μεγάλο βαθμό το σπειροειδές σχήμα του γαλαξία, αλλά επίσης έλκεται προς την κατεύθυνση του γειτονικού γαλαξία στα δεξιά του πλαισίου. Πιστώσεις: NASA, Sophia Science Team, a. Burlough; NASA, ESA και S. Beckwith (STScI) και η ομάδα Hubble Heritage (STScI/AURA)

Πληροφορίες για την προέλευση του μαγνητικού πεδίου

Μια νέα εργασία από επιστήμονες της Κολούμπια παρέχει πληροφορίες για το από πού προέρχονται αυτοί οι τομείς. Η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε μοντέλα για να δείξει ότι τα μαγνητικά πεδία μπορεί να προκύψουν αυθόρμητα σε περίπτωση αναταράξεων πλάσμα αίματος.

Το πλάσμα είναι ένας τύπος ύλης που βρίσκεται κυρίως σε εξαιρετικά θερμά περιβάλλοντα όπως αυτά κοντά στην επιφάνεια του Ήλιου, αλλά το πλάσμα είναι επίσης διασκορπισμένο σε όλο το σύμπαν σε περιβάλλοντα χαμηλής πυκνότητας, όπως η έκταση του διαγαλαξιακού χώρου. Η έρευνα της ομάδας επικεντρώθηκε σε αυτά τα περιβάλλοντα χαμηλής πυκνότητας.

Οι προσομοιώσεις τους έδειξαν ότι εκτός από τη δημιουργία νέων μαγνητικών πεδίων, η διαταραχή αυτών των πλάσματος μπορεί επίσης να ενισχύσει τα μαγνητικά πεδία μόλις σχηματιστούν. Αυτό βοηθά να εξηγηθεί πώς τα μαγνητικά πεδία που προκύπτουν σε μικρές κλίμακες μπορούν τελικά να φτάσουν στην έκταση τεράστιων αποστάσεων.

Σύνθετη εικόνα που δείχνει τη γέννηση και την ανάπτυξη μαγνητικών πεδίων σε τυρβώδη πλάσματα, από ασθενή πεδία σε μικρές κλίμακες (πάνω αριστερά) έως ισχυρά πεδία σε μεγάλες κλίμακες (κάτω δεξιά). Πίστωση: Πανεπιστήμιο Κολούμπια

«Αυτή η νέα έρευνα μάς επιτρέπει να φανταστούμε τα είδη κενών στα οποία δημιουργούνται μαγνητικά πεδία: ακόμη και στους πιο παρθένους, απέραντους και απομακρυσμένους χώρους του σύμπαντός μας, τα σωματίδια πλάσματος βαλτωμένα σε τυρβώδη κίνηση μπορούν να δημιουργήσουν αυθόρμητα νέα μαγνητικά πεδία», δήλωσε ο Cerrone. είπε.

«Η αναζήτηση για έναν «σπόρο» που μπορεί να δημιουργήσει ένα νέο μαγνητικό πεδίο ήταν μακρά και είμαστε ενθουσιασμένοι που παρέχουμε νέα στοιχεία για αυτήν την αρχική πηγή, καθώς και δεδομένα για το πώς μεγαλώνει το μαγνητικό πεδίο, μόλις γεννηθεί. “

Αναφορά: «Generation of Quasi-equivalent Magnetic Fields in Turbulent, Non-Colliding Plasmas» από τους Lorenzo Cerrone, Luca Comiso και Ryan Gollant, 31 Ιουλίου 2023, Διαθέσιμο εδώ. Επιστολές φυσικής ανασκόπησης.
DOI: 10.1103/PhysRevLett.131.055201

Η εργασία γράφτηκε από τον καθηγητή αστρονομίας Lorenzo Cerrone, τον ερευνητή αστρονομίας Luca Comiso και τον υποψήφιο διδάκτορα αστρονομίας Ryan Gollant.