Πως δημιουργήθηκαν τα μαγνητικά πεδία του Σύμπαντος;

Το πώς το Σύμπαν απέκτησε τα μεγάλα μαγνητικά του πεδία παραμένει ένα από τα πιο δυσεπίλυτα προβλήματα της Αστροφυσικής. Μαγνητικά πεδία υπάρχουν παντού στο Σύμπαν. Τώρα, οι ερευνητές πρότειναν μια νέα λύση: μια γιγαντιαία «μπαταρία σκόνης» που λειτούργησε όταν εμφανίστηκαν τα πρώτα αστέρια.

Μαγνητικά πεδία υπάρχουν παντού στο σύμπαν. Φυσικά, υπάρχει το μαγνητικό πεδίο της Γης, το οποίο εκτρέπει την επικίνδυνη κοσμική ακτινοβολία, κουνάει τις πυξίδες μας και καθοδηγεί τα σμήνη των αποδημητικών πουλιών. Αλλά και άλλοι πλανήτες και αστέρια έχουν μαγνητικά πεδία, και τα μαγνητικά πεδία του Δία και του Ήλιου είναι πιο ισχυρά από αυτά της Γης.

Ακόμη και ολόκληρος ο Γαλαξίας μας έχει το δικό του μαγνητικό πεδίο. Είναι περίπου ένα εκατομμύριο φορές ασθενέστερο από αυτό της Γης, αλλά εκτείνεται σε δεκάδες χιλιάδες έτη φωτός, καλύπτοντας ολόκληρο τον γαλαξία. Οι αστρονόμοι γνωρίζουν ακόμη μεγαλύτερα μαγνητικά πεδία, μερικά από τα οποία γεμίζουν ολόκληρα σμήνη γαλαξιών που μπορούν να φτάσουν σε διάμετρο μερικά εκατομμύρια έτη φωτός.

Από πού προέρχονται λοιπόν αυτά τα γιγαντιαία μαγνητικά πεδία; Παρόλο που είναι σχετικά αδύναμα, είναι απίστευτα μεγάλα. Έτσι, ό,τι και αν τα δημιούργησε πρέπει να προέρχεται από κατάλληλα ενεργητικές πηγές μεγάλης κλίμακας. Κατά τη διάρκεια των δεκαετιών, οι αστρονόμοι έχουν προτείνει διάφορους μηχανισμούς, οι περισσότεροι από τους οποίους βασίζονται σε μια διαδικασία δυναμό που παίρνει ασθενή πεδία ως «σπόρους» και τα ενισχύει στις σημερινές τους τιμές. Αλλά αυτό απλά πηγαίνει τον στόχο ακόμα πιο μακριά. Από πού προέρχονται αρχικά αυτά τα ασθενή πεδία-σπόροι;

Σε μια εργασία που υποβλήθηκε στο The Astrophysical Journal τον περασμένο Οκτώβριο, οι ερευνητές πρότειναν μια νέα λύση. Το σενάριό τους ξεκινά από την κοσμική αυγή, όταν το Σύμπαν είχε ηλικία μόλις μερικών εκατοντάδων εκατομμυρίων ετών και τα πρώτα αστέρια και οι γαλαξίες άρχιζαν να λάμπουν. Αφού αυτά τα πρώτα αστέρια πέθαναν, άφησαν πίσω τους κομμάτια βαρύτερων στοιχείων, τα οποία βρήκαν το ένα το άλλο στο διαστρικό χώρο για να γίνουν οι πρώτοι κόκκοι σκόνης.

Αυτοί οι κόκκοι σκόνης ήταν γενικά ηλεκτρικά φορτισμένοι λόγω βομβαρδισμού με ακτινοβολία και τριβής μεταξύ τους. Όταν τα άστρα δεύτερης γενιάς άναψαν, το έντονο φως τους έλαμψε μέσα από όλο το αέριο και τη σκόνη που τα περιέβαλλε. Αν αυτά τα αστέρια ήταν αρκετά ισχυρά, η ακτινοβολία τους μπορούσε κυριολεκτικά να ωθήσει τους κόκκους σκόνης, προκαλώντας τους να κινηθούν μέσα στο υπόλοιπο αέριο. Αυτοί οι κινούμενοι, ηλεκτρικά φορτισμένοι κόκκοι σκόνης θα δημιουργούσαν ένα ασθενές αλλά ευρείας κλίμακας ηλεκτρικό ρεύμα, σαν ένα χάλκινο καλώδιο με διάμετρο 1.000 έτη φωτός.

Επειδή το φιλτράρισμα της ακτινοβολίας μέσω του διαστρικού αερίου δεν θα ήταν απόλυτα ομοιόμορφο, οι κινούμενοι κόκκοι σκόνης θα είχαν την τάση να συσσωρεύονται σε ορισμένα σημεία και να διασκορπίζονται σε άλλα. Αυτό θα δημιουργούσε διαφορές στην ποσότητα του ηλεκτρικού ρεύματος από μέρος σε μέρος, οι οποίες, μέσω των νόμων του Ηλεκτρομαγνητισμού, θα δημιουργούσαν φυσικά ένα μαγνητικό πεδίο.

Στη νέα μελέτη, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι αυτό το μαγνητικό πεδίο θα ήταν απίστευτα αδύναμο - περίπου το ένα δισεκατομμυριοστό της ισχύος του μαγνητικού πεδίου της Γης. Αλλά θα ήταν αρκετά μεγάλο ώστε άλλες αστροφυσικές διεργασίες, όπως η ανάμιξη και η ενίσχυση του δυναμό, θα μπορούσαν να προσκολληθούν σε αυτό το αρχικό πεδίο και να δημιουργήσουν τα μαγνητικά πεδία που βλέπουμε σήμερα.

Ωστόσο, αυτό είναι μόνο μια υπόθεση. Οι ερευνητές ολοκλήρωσαν την εργασία τους με μια φόρμουλα για να συμπεριλάβουν αυτόν τον μηχανισμό στις προσομοιώσεις της εξέλιξης των γαλαξιών και των μαγνητικών τους πεδίων. Αυτό είναι ένα κρίσιμο βήμα για τη σύγκριση των πλήρων μαγνητικών πεδίων που προβλέπει αυτή η θεωρία με αυτά που βλέπουμε στο πραγματικό Σύμπαν. Δεν μπορούμε να γυρίσουμε το ρολόι πίσω για να δούμε πώς ήταν τα μαγνητικά πεδία του Σύμπαντος πριν από πολύ καιρό, αλλά μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε ιδέες όπως αυτή για να προσπαθήσουμε να ανακατασκευάσουμε το παρελθόν.