Elektromagnetiese teorie oor die siel van die heelal

2024 Outeur: Seth Attwood | [email protected]. Laas verander: 2023-12-16 15:56

"In 1945, plaaslike tyd, het 'n primitiewe spesie pre-intelligente primate op planeet Aarde die eerste termonukleêre toestel laat ontplof., wat die meer mistieke rasse "die liggaam van God" noem.

Kort daarna is geheime magte van verteenwoordigers van intelligente rasse na die aarde gestuur om die situasie te monitor en verdere elektromagnetiese vernietiging van die universele netwerk te voorkom."

Die inleiding tussen aanhalingstekens lyk soos 'n plot vir wetenskapfiksie, maar dit is presies die gevolgtrekking wat gemaak kan word na die lees van hierdie wetenskaplike artikel. Die teenwoordigheid van hierdie netwerk wat die hele Heelal deurdring, kan baie verduidelik - byvoorbeeld die UFO-verskynsel, hul ontwyking en onsigbaarheid, ongelooflike moontlikhede, en buitendien, indirek, gee hierdie teorie van die "liggaam van God" ons werklike bevestiging dat daar lewe na die dood.

Ons is op die heel aanvanklike stadium van ontwikkeling en in werklikheid is ons "pre-intelligente wesens" en wie weet of ons die krag kan vind om 'n werklik intelligente ras te word.

Sterrekundiges het gevind dat magnetiese velde die meeste van die kosmos deurdring. Latente magnetiese veldlyne strek vir miljoene ligjare oor die hele heelal.

Elke keer as sterrekundiges met 'n nuwe manier vorendag kom om na magnetiese velde in al meer verafgeleë streke van die ruimte te soek, vind hulle dit onverklaarbaar.

Hierdie kragvelde is dieselfde entiteite wat die Aarde, die Son en alle sterrestelsels omring. Twintig jaar gelede het sterrekundiges begin om magnetisme op te spoor wat hele sterrestelselswerms deurdring, insluitend die ruimte tussen een sterrestelsel en die volgende. Onsigbare veldlyne vee deur intergalaktiese ruimte.

Verlede jaar het sterrekundiges uiteindelik daarin geslaag om’n baie dunner gebied van die ruimte te verken – die ruimte tussen sterrestelselswerms. Daar het hulle die grootste magnetiese veld ontdek: 10 miljoen ligjare van gemagnetiseerde ruimte, wat oor die hele lengte van hierdie "filament" van die kosmiese web strek.’n Tweede gemagnetiseerde filament is reeds elders in die ruimte gesien deur dieselfde tegnieke te gebruik. "Ons kyk waarskynlik net na die punt van die ysberg," het Federica Govoni van die Nasionale Instituut vir Astrofisika in Cagliari, Italië, gesê wat die eerste opsporing gelei het.

Die vraag ontstaan: waar het hierdie groot magnetiese velde vandaan gekom?

"Dit kan duidelik nie verband hou met die aktiwiteit van individuele sterrestelsels of individuele ontploffings of, ek weet nie, winde van supernovas nie," sê Franco Vazza, 'n astrofisikus aan die Universiteit van Bologna wat moderne rekenaarsimulasies van kosmiese magnetiese velde doen. hierdie."

Een moontlikheid is dat kosmiese magnetisme primêr is, wat teruggaan tot by die geboorte van die heelal. In hierdie geval behoort swak magnetisme oral te bestaan, selfs in die "leemtes" van die kosmiese web - die donkerste, mees leë streke van die Heelal. Alomteenwoordige magnetisme sou sterker velde saai wat in sterrestelsels en trosse floreer.

Primêre magnetisme kan ook help om nog 'n kosmologiese raaisel op te los bekend as die Hubble-stres - waarskynlik die warmste onderwerp in kosmologie.

Die probleem onderliggend aan die Hubble-spanning is dat die heelal blykbaar aansienlik vinniger uitbrei as wat verwag is van sy bekende komponente. In 'n artikel wat in April aanlyn gepubliseer is en saam met Physical Review Letters hersien is, voer kosmoloë Karsten Jedamzik en Levon Poghosyan aan dat swak magnetiese velde in die vroeë heelal sal lei tot die vinniger tempo van kosmiese uitbreiding wat vandag gesien word.

Primitiewe magnetisme verlig Hubble se spanning so maklik dat die artikel deur Jedamzik en Poghosyan dadelik aandag getrek het. "Dit is 'n wonderlike artikel en 'n idee," sê Mark Kamionkowski, 'n teoretiese kosmoloog aan die Johns Hopkins Universiteit wat ander oplossings vir die Hubble-spanning voorgestel het.

Kamenkovsky en ander sê meer toetse is nodig om te verseker dat vroeë magnetisme nie ander kosmologiese berekeninge verwar nie. En selfs al werk hierdie idee op papier, sal navorsers dwingende bewyse vir oermagnetisme moet vind om seker te wees dat dit die afwesige agent was wat die heelal gevorm het.

In al hierdie jare se praatjies oor Hubble-spanning is dit egter miskien vreemd dat niemand voorheen magnetisme oorweeg het nie. Volgens Poghosyan, wat’n professor aan die Simon Fraser-universiteit in Kanada is, dink die meeste kosmoloë skaars aan magnetisme. "Almal weet dit is een van daardie groot raaisels," het hy gesê. Maar vir dekades is daar geen manier om te sê of magnetisme wel alomteenwoordig is en dus die primêre komponent van die kosmos is nie, so kosmoloë het grootliks opgehou om aandag te gee.

Intussen het astrofisici voortgegaan om data in te samel. Die gewig van die bewyse het die meeste van hulle laat vermoed dat magnetisme wel oral aanwesig is.

Magnetiese siel van die heelal

In 1600 het die Engelse wetenskaplike William Gilbert, wat mineraalafsettings bestudeer het - natuurlik gemagnetiseerde gesteentes wat mense vir millennia in passers geskep het - tot die gevolgtrekking gekom dat hul magnetiese krag "die siel naboots." "Hy het korrek aangeneem dat die Aarde self is." 'n groot magneet, "en dat die magnetiese pilare" na die pole van die Aarde kyk."

Magnetiese velde word gegenereer enige tyd wanneer 'n elektriese lading vloei. Die Aarde se veld, byvoorbeeld, kom van sy interne "dinamo" - 'n stroom vloeibare yster, siedend in sy kern. Die velde van yskasmagnete en magnetiese kolomme kom van elektrone wat om hul samestellende atome wentel.

Sodra daar egter 'n "saad"-magnetiese veld uit gelaaide deeltjies in beweging kom, kan dit groter en sterker word as swakker velde daarmee gekombineer word. Magnetisme "is 'n bietjie soos 'n lewende organisme," sê Torsten Enslin, 'n teoretiese astrofisikus by die Instituut vir Astrofisika Max Planck in Garching, Duitsland - omdat magnetiese velde in elke gratis bron van energie wat hulle kan vashou en waaruit hulle kan groei, ontgin. Hulle kan versprei en ander gebiede beïnvloed deur hul teenwoordigheid, waar hulle ook groei.”

Ruth Durer,’n teoretiese kosmoloog aan die Universiteit van Genève, het verduidelik dat magnetisme die enigste krag buiten gravitasie is wat die grootskaalse struktuur van die kosmos kan vorm, want net magnetisme en gravitasie kan jou oor groot afstande “bereik”. Elektrisiteit, aan die ander kant, is plaaslik en van korte duur, aangesien die positiewe en negatiewe ladings in enige streek as 'n geheel geneutraliseer sal word. Maar jy kan nie magnetiese velde kanselleer nie; hulle is geneig om te vou en te oorleef.

Tog het hierdie kragvelde, vir al hul mag, lae profiele. Hulle is immaterieel en word slegs waargeneem wanneer hulle op ander dinge optree.“Jy kan nie net’n magneetveld fotografeer nie; dit werk nie so nie,” sê Reinu Van Veren,’n sterrekundige aan die Universiteit van Leiden wat betrokke was by die onlangse ontdekking van gemagnetiseerde filamente.

In 'n referaat verlede jaar het Wang Veren en 28 mede-outeurs 'n magnetiese veld in die filament tussen die sterrestelselswerms Abell 399 en Abell 401 veronderstel deur hoe die veld hoëspoed-elektrone en ander gelaaide deeltjies wat daardeur gaan herlei. Soos hul bane in die veld draai, straal hierdie gelaaide deeltjies swak "sinchrotronstraling" uit.

Die sinchrotronsein is die sterkste by lae radiofrekwensies, wat dit gereed maak vir opsporing met LOFAR, 'n verskeidenheid van 20 000 lae frekwensie radio-antennas wat oor Europa versprei is.

Die span het eintlik in 2014 data van die filament ingesamel oor 'n stuk van agt uur, maar die data het opgehou terwyl die radio-astronomiegemeenskap jare spandeer het om uit te vind hoe om die kalibrasie van LOFAR se metings te verbeter. Die aarde se atmosfeer breek radiogolwe wat daardeur beweeg, so LOFAR bekyk die ruimte asof van die bodem van 'n swembad. Die navorsers het die probleem opgelos deur die skommelinge van die "bakens" in die lug op te spoor - radiostralers met presies bekende liggings - en die skommelinge reg te stel om al die data te deblokkeer. Toe hulle die vervaag-algoritme op die filamentdata toegepas het, het hulle dadelik die sinkrotron-straling sien gloei.

Die filament lyk oral gemagnetiseerd, nie net naby sterrestelselswerms wat van albei kante na mekaar toe beweeg nie. Die navorsers hoop dat die 50-uur-datastel wat hulle tans ontleed meer detail sal openbaar. Onlangs het bykomende waarnemings gevind dat magnetiese velde oor die hele lengte van die tweede filament voortplant. Die navorsers beplan om hierdie werk binnekort te publiseer.

Die teenwoordigheid van enorme magnetiese velde in ten minste hierdie twee stringe verskaf belangrike nuwe inligting. "Dit het nogal baie aktiwiteit veroorsaak," het Wang Veren gesê, "want ons weet nou dat die magnetiese velde relatief sterk is."

Lig deur die leemte

As hierdie magnetiese velde in die baba-heelal ontstaan het, ontstaan die vraag: hoe? "Mense dink al lank oor hierdie kwessie," het Tanmai Vachaspati van Arizona State University gesê.

In 1991 het Vachaspati voorgestel dat magnetiese velde tydens 'n elektroswak fase-oorgang kon ontstaan het - die oomblik, 'n breukdeel van 'n sekonde na die Oerknal, toe elektromagnetiese en swak kernkragte onderskeibaar geword het. Ander het voorgestel dat magnetisme mikrosekondes later gematerialiseer het toe protone gevorm is. Of kort daarna: die ontslape astrofisikus Ted Harrison het in die vroegste primordiale teorie van magnetogenese in 1973 aangevoer dat 'n onstuimige plasma van protone en elektrone moontlik die eerste magnetiese velde laat verskyn het. Nog ander het voorgestel dat hierdie ruimte gemagnetiseer geraak het selfs voordat dit alles, tydens kosmiese inflasie - 'n plofbare uitbreiding van die ruimte wat vermoedelik opgespring het - die Oerknal self gelanseer het. Dit is ook moontlik dat dit nie gebeur het voordat die strukture 'n miljard jaar later gegroei het nie.

Die manier om die teorieë van magnetogenese te toets, is om die struktuur van magnetiese velde in die mees ongerepte streke van intergalaktiese ruimte te bestudeer, soos stil dele van filamente en selfs meer leë leemtes. Sekere besonderhede - byvoorbeeld, of die veldlyne glad, spiraalvormig of "in alle rigtings geboë is, soos 'n bol garing of iets anders" (volgens Vachaspati), en hoe die prentjie op verskillende plekke en op verskillende skale verander - ryk inligting dra wat met teorie en modellering vergelyk kan word. Byvoorbeeld, as magnetiese velde geskep is tydens 'n elektroswak fase-oorgang, soos voorgestel deur Vachaspati, dan moet die gevolglike kraglyne spiraal wees, "soos 'n kurktrekker," het hy gesê.

Die vangplek is dat dit moeilik is om kragvelde op te spoor wat niks het om op te druk nie.

Een metode, wat in 1845 deur die Engelse wetenskaplike Michael Faraday begin is, bespeur 'n magnetiese veld deur die manier waarop dit die polarisasierigting van lig wat daardeur beweeg, roteer. Die hoeveelheid "Faraday-rotasie" hang af van die sterkte van die magnetiese veld en die frekwensie van die lig. Dus, deur die polarisasie by verskillende frekwensies te meet, kan jy die sterkte van magnetisme langs die siglyn aflei. "As jy dit van verskillende plekke af doen, kan jy 'n 3D-kaart maak," het Enslin gesê.

Navorsers het rowwe metings van Faraday se rotasie met LOFAR begin maak, maar die teleskoop sukkel om 'n uiters swak sein uit te kies. Valentina Vacca,’n sterrekundige en kollega van Govoni by die Nasionale Instituut vir Astrofisika, het’n paar jaar gelede’n algoritme ontwikkel om fyn Faraday-rotasieseine statisties te verwerk deur baie dimensies van leë spasies bymekaar te tel. “Dit kan basies vir leemtes gebruik word,” het Wakka gesê.

Maar Faraday se metode sal regtig posvat wanneer die volgende generasie radioteleskoop, 'n reuse internasionale projek genaamd 'n "skikking van vierkante kilometers", in 2027 bekendgestel word. "SKA moet 'n fantastiese Faraday-rooster skep," het Enslin gesê.

Tot dusver is die enigste bewys van magnetisme in die leemtes dat waarnemers nie kan sien wanneer hulle na voorwerpe genaamd blazars kyk wat agter die leemtes geleë is nie.

Blazars is helder strale van gammastrale en ander energieke bronne van lig en materie, aangedryf deur supermassiewe swart gate. Wanneer gammastrale deur die ruimte beweeg, bots hulle soms met ou mikrogolwe, wat 'n elektron en 'n positron tot gevolg het. Hierdie deeltjies sis dan en verander in lae-energie gammastrale.

Maar as die lig van 'n blazar deur 'n gemagnetiseerde leemte gaan, sal lae-energie gammastrale blykbaar afwesig wees, het Andrei Neronov en Yevgeny Vovk van die Geneva Observatory in 2010 geredeneer. Die magnetiese veld sal elektrone en positrone van die siglyn afbuig. Wanneer hulle in lae-energie gammastrale verval, sal daardie gammastrale nie na ons gerig word nie.

Inderdaad, toe Neronov en Vovk data van 'n toepaslik geleë blazar ontleed het, het hulle sy hoë-energie gammastrale gesien, maar nie die lae-energie gammastraalsein nie. "Dit is 'n gebrek aan 'n sein, wat 'n sein is," het Vachaspati gesê.

Die gebrek aan sein sal waarskynlik nie 'n rookwapen wees nie, en alternatiewe verduidelikings vir die ontbrekende gammastrale is voorgestel. Daaropvolgende waarnemings wys egter toenemend op die hipotese van Neronov en Vovk dat die leemtes gemagnetiseer is. Dit is die mening van die meerderheid, - het Dürer gesê. Die mees oortuigende is dat een span in 2015 baie dimensies van blazers agter leemtes geplaas het en daarin geslaag het om die dowwe stralekrans van lae-energie gammastrale rondom die baadjies te terg. Die effek is presies wat 'n mens sou verwag as die deeltjies deur swak magnetiese velde verstrooi sou word - wat net sowat 'n miljoenste van 'n triljoen so sterk soos 'n yskasmagneet meet.

Die grootste raaisel van kosmologie

Dit is opvallend dat hierdie hoeveelheid oermagnetisme presies kan wees wat nodig is om die Hubble-stres op te los – die probleem van die verbasend vinnige uitbreiding van die heelal.

Dit is wat Poghosyan besef het toe hy die onlangse rekenaarsimulasies van Carsten Jedamzik van die Universiteit van Montpellier in Frankryk en sy kollegas gesien het. Die navorsers het swak magnetiese velde by 'n gesimuleerde, plasma-gevulde jong heelal gevoeg en gevind dat protone en elektrone in die plasma langs magnetiese veldlyne gevlieg het en in gebiede met die swakste veldsterkte opgehoop het. Hierdie klontingseffek het veroorsaak dat die protone en elektrone kombineer om waterstof te vorm - 'n vroeë faseverandering bekend as rekombinasie - vroeër as wat hulle andersins sou hê.

Poghosyan, wat Jedamzik se artikel gelees het, het besef dat dit Hubble se spanning kan verlig. Kosmoloë is besig om te bereken hoe vinnig ruimte vandag moet uitbrei deur die antieke lig waar te neem wat tydens herkombinasie uitgestraal word. Die lig onthul 'n jong heelal met kolletjies wat gevorm is uit klankgolwe wat in die oerplasma rondspat. As die herkombinasie vroeër as verwag plaasgevind het as gevolg van die effek van verdikking van die magnetiese velde, dan kon die klankgolwe nie so ver vorentoe voortplant nie, en die gevolglike druppels sou kleiner wees. Dit beteken dat die kolle wat ons in die lug sien sedert rekombinasie nader aan ons moet wees as wat die navorsers aanvaar het. Die lig wat uit die klompe uitgaan, moes 'n korter afstand aflê om ons te bereik, wat beteken dat die lig deur vinniger uitbreidende ruimte moes reis. “Dit is soos om op 'n uitdyende oppervlak te probeer hardloop; jy dek 'n korter afstand, - sê Poghosyan.

Die gevolg is dat kleiner druppels 'n hoër geraamde spoed van kosmiese uitbreiding beteken, wat die geskatte spoed baie nader bring aan die meet van hoe vinnig supernovas en ander astronomiese voorwerpe eintlik uitmekaar vlieg.

"Ek het gedink, sjoe," het Poghosyan gesê, "dit kan vir ons die werklike teenwoordigheid van [magnetiese velde] aandui. Daarom het ek dadelik aan Carsten geskryf." Die twee het in Februarie in Montpellier ontmoet, net voordat die tronk gesluit is, en hul berekeninge het getoon dat die hoeveelheid primêre magnetisme wat nodig is om die Hubble-spanningsprobleem op te los, ook ooreenstem met die blasar se waarnemings en die veronderstelde grootte van die aanvanklike velde nodig om groot magnetiese velde te laat groei. wat trosse van sterrestelsels en filamente bedek. "Dus, dit konvergeer alles op een of ander manier," het Poghosyan gesê, "as dit waar blyk te wees."