Elektromagnetiline teooria universumi hinge kohta

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-16 16:03

1945. aastal, kohaliku aja järgi, plahvatas primitiivne eelintelligentsete primaatide liik planeedil Maa esimese termotuumaseadme., mida müstilisemad rassid kutsuvad "Jumala kehaks".

Varsti pärast seda saadeti Maale intelligentsete rasside esindajate salajõud, et jälgida olukorda ja vältida universaalse võrgu edasist elektromagnetilist hävitamist

Jutumärkides olev sissejuhatus näeb välja nagu ulme süžee, kuid just sellise järelduse saab teha pärast selle teadusliku artikli lugemist. Selle kogu Universumit läbistava võrgustiku olemasolu võib palju seletada – näiteks UFO fenomen, nende tabamatus ja nähtamatus, uskumatud võimalused ning pealegi annab see "jumala ihu" teooria kaudselt meile tõelise kinnituse, et elu pärast surma.

Oleme arengu väga algfaasis ja tegelikult oleme "eelintelligentsed olendid" ja kes teab, kas leiame jõudu, et saada tõeliselt intelligentseks rassiks.

Astronoomid on leidnud, et magnetväljad läbistavad enamikku kosmosest. Varjatud magnetvälja jooned ulatuvad miljoneid valgusaastaid üle kogu universumi.

Iga kord, kui astronoomid mõtlevad välja uue viisi magnetväljade otsimiseks üha kaugemates kosmosepiirkondades, leiavad nad need seletamatult.

Need jõuväljad on samad üksused, mis ümbritsevad Maad, Päikest ja kõiki galaktikaid. Kakskümmend aastat tagasi hakkasid astronoomid tuvastama magnetismi, mis tungis läbi tervete galaktikaparvede, sealhulgas ühe galaktika ja järgmise vahelise ruumi. Nähtamatud väljajooned pühivad läbi galaktikatevahelise ruumi.

Eelmisel aastal õnnestus astronoomidel lõpuks uurida palju õhemat kosmosepiirkonda – galaktikaparvede vahelist ruumi. Seal avastasid nad suurima magnetvälja: 10 miljonit valgusaastat magnetiseeritud ruumi, mis katab kogu selle kosmilise võrgu "hõõgniidi" pikkuse. Teist magnetiseeritud hõõgniiti on samade tehnikate abil mujal kosmoses juba nähtud. "Tõenäoliselt vaatame lihtsalt jäämäe tippu," ütles Federica Govoni Itaalias Cagliaris asuvast riiklikust astrofüüsika instituudist, mis viis esimese avastamiseni.

Tekib küsimus: kust need tohutud magnetväljad tulid?

"See ei saa ilmselgelt olla seotud üksikute galaktikate tegevuse või üksikute plahvatuste või, ma ei tea, supernoovade tuultega," ütles Franco Vazza, Bologna ülikooli astrofüüsik, kes tegeleb kosmiliste magnetväljade kaasaegsete arvutisimulatsioonidega. see."

Üks võimalus on see, et kosmiline magnetism on esmane, ulatudes universumi sünnini. Sel juhul peaks nõrk magnetism eksisteerima kõikjal, isegi kosmilise võrgu "tühjustes" - universumi kõige tumedamates ja tühjemates piirkondades. Kõikjal esinev magnetism külvaks tugevamaid välju, mis õitsesid galaktikates ja parvedes.

Primaarne magnetism võib aidata lahendada ka teist kosmoloogilist mõistatust, mida tuntakse Hubble'i stressina – see on vaieldamatult kuumim teema kosmoloogias.

Hubble'i pinge aluseks olev probleem seisneb selles, et universum näib paisuvat oluliselt kiiremini, kui selle teadaolevatest komponentidest eeldati. Aprillis veebis avaldatud artiklis, mida vaadati läbi koos ajakirjaga Physical Review Letters, väidavad kosmoloogid Karsten Jedamzik ja Levon Poghosyan, et nõrgad magnetväljad varases universumis toovad kaasa tänapäeval nähtava kiirema kosmilise paisumise.

Primitiivne magnetism leevendab Hubble'i pingeid nii kergesti, et Jedamziki ja Poghosyani artikkel tõmbas kohe tähelepanu. "See on suurepärane artikkel ja idee," ütles Johns Hopkinsi ülikooli teoreetiline kosmoloog Mark Kamionkowski, kes on pakkunud välja muid lahendusi Hubble'i pingele.

Kamenkovsky ja teised väidavad, et on vaja teha rohkem teste, et varajane magnetism ei segaks teisi kosmoloogilisi arvutusi. Ja isegi kui see idee paberil töötab, peavad teadlased leidma kaalukaid tõendeid ürgse magnetismi kohta, et olla kindlad, et universumi kujundas see puuduv aine.

Kuid kõigi nende aastate jooksul, mil Hubble'i pingetest räägitakse, on võib-olla veider, et keegi pole varem magnetismile mõelnud. Kanada Simon Fraseri ülikooli professori Poghosyani sõnul ei mõtle enamik kosmolooge peaaegu üldse magnetismile. "Kõik teavad, et see on üks neist suurtest mõistatustest," ütles ta. Kuid aastakümneid pole olnud võimalik kindlaks teha, kas magnetism on tõepoolest kõikjal ja seega kosmose peamine komponent, nii et kosmoloogid on enamjaolt tähelepanu pööramise lõpetanud.

Samal ajal jätkasid astrofüüsikud andmete kogumist. Tõendite kaalukus pani enamiku neist kahtlustama, et magnetism on tõepoolest kõikjal olemas.

Universumi magnetiline hing

1600. aastal jõudis inglise teadlane William Gilbert, uurides maavarasid – looduslikult magnetiseeritud kivimeid, mida inimesed on aastatuhandeid kompassides loonud –, et nende magnetjõud "matkib hinge." "Ta eeldas õigesti, et Maa ise on." suur magnet, "ja et magnetsambad" vaataksid Maa pooluste poole.

Magnetväljad tekivad igal ajal, kui elektrilaeng voolab. Näiteks Maa väli pärineb selle sisemisest "dünamost" - vedela raua voolust, mis pulbitseb selle tuumas. Külmkapimagnetite ja magnetkolonnide väljad pärinevad elektronidest, mis tiirlevad nende koostisosade aatomite ümber.

Kuid niipea, kui liikuvatest laetud osakestest tekib "seemne" magnetväli, võib see muutuda suuremaks ja tugevamaks, kui sellega ühendada nõrgemad väljad. Magnetism "on natuke nagu elusorganism," ütles astrofüüsik teoreetiline Torsten Enslin. Saksamaal Garchingis asuvas astrofüüsika instituudis Max Planck – kuna magnetväljad kasutavad iga vaba energiaallikat, mida nad saavad hoida ja millest kasvada. Nad võivad oma kohalolekuga levida ja mõjutada teisi piirkondi, kus nad ka kasvavad.

Genfi ülikooli teoreetiline kosmoloog Ruth Durer selgitas, et magnetism on peale gravitatsiooni ainus jõud, mis suudab kujundada kosmose suuremahulist struktuuri, sest ainult magnetism ja gravitatsioon võivad teieni "jõuda" suurte vahemaade tagant. Elekter seevastu on lokaalne ja lühiajaline, kuna positiivsed ja negatiivsed laengud igas piirkonnas neutraliseeritakse tervikuna. Kuid te ei saa magnetvälju tühistada; nad kipuvad kokku panema ja ellu jääma.

Kuid vaatamata sellele on need jõuväljad madala profiiliga. Need on ebaolulised ja neid tajutakse ainult siis, kui nad tegutsevad muude asjadega.“Ei saa ainult magnetvälja pildistada; see ei tööta nii, ütles Leideni ülikooli astronoom Reinu Van Veren, kes osales hiljuti magnetiseeritud filamentide avastamises.

Eelmise aasta artiklis püstitasid Wang Veren ja 28 kaasautorit galaktikaparvede Abell 399 ja Abell 401 vahelise hõõgniidi magnetvälja selle järgi, kuidas väli suunab ümber seda läbivad kiired elektronid ja muud laetud osakesed. Kui nende trajektoorid põllul keerduvad, kiirgavad need laetud osakesed nõrka "sünkrotronkiirgust".

Sünkrotroni signaal on tugevaim madalatel raadiosagedustel, mis teeb selle tuvastamiseks valmis LOFARiga, mis koosneb 20 000 madala sagedusega raadioantennist, mis on hajutatud üle Euroopa.

Meeskond kogus hõõgniidilt andmeid tegelikult juba 2014. aastal ühe kaheksatunnise tüki jooksul, kuid andmed jäid ootele, kuna raadioastronoomia kogukond veetis aastaid, et välja mõelda, kuidas LOFARi mõõtmiste kalibreerimist parandada. Maa atmosfäär murrab seda läbivaid raadiolaineid, mistõttu LOFAR vaatab kosmost justkui basseini põhjast. Teadlased lahendasid probleemi, jälgides taevas olevate "majakate" – täpselt teadaolevate asukohtadega raadiosaatjate – kõikumisi ja korrigeerides kõikumisi, et kõik andmed blokeeringust vabastada. Kui nad rakendasid hõõgniidi andmetele hägustamisalgoritmi, nägid nad kohe sünkrotroni kiirgust hõõgumas.

Hõõgniit näib magnetiseeritud kõikjal, mitte ainult galaktikate parvede läheduses, mis liiguvad mõlemast otsast üksteise poole. Teadlased loodavad, et 50-tunnine andmestik, mida nad praegu analüüsivad, paljastab rohkem üksikasju. Hiljuti on täiendavate vaatluste käigus leitud magnetvälju, mis levivad kogu teise hõõgniidi pikkuses. Teadlased kavatsevad selle töö varsti avaldada.

Tohutute magnetväljade olemasolu vähemalt nendes kahes ahelas annab olulist uut teavet. "See põhjustas üsna palju tegevust," ütles Wang Veren, "sest me teame nüüd, et magnetväljad on suhteliselt tugevad."

Valgus läbi tühjuse

Kui need magnetväljad tekkisid imikute universumist, tekib küsimus: kuidas? "Inimesed on sellele probleemile pikka aega mõelnud," ütles Tanmai Vachaspati Arizona osariigi ülikoolist.

1991. aastal väitis Vachaspati, et magnetväljad võisid tekkida elektronõrga faasisiirde ajal – hetkel, sekundi murdosa pärast Suurt Pauku, mil elektromagnetilised ja nõrgad tuumajõud muutusid eristatavaks. Teised on väitnud, et magnetism realiseerus mikrosekundeid hiljem, kui prootonid tekkisid. Või varsti pärast seda: hiline astrofüüsik Ted Harrison väitis 1973. aastal oma varaseimas ürgses magnetogeneesi teoorias, et prootonite ja elektronide turbulentne plasma võis põhjustada esimeste magnetväljade ilmumise. Teised aga on väitnud, et see ruum oli magnetiseerunud juba enne seda, kui kosmilise inflatsiooni ajal – väidetavalt üles hüppanud plahvatusliku kosmosepaisumise ajal – käivitas Suure Paugu ise. Samuti on võimalik, et see juhtus alles siis, kui struktuurid kasvasid miljard aastat hiljem.

Magnetogeneesi teooriate testimise viis on uurida magnetväljade struktuuri galaktikatevahelise ruumi kõige puutumatumates piirkondades, nagu filamentide vaiksed osad ja veelgi enam tühjad tühimikud. Teatud üksikasjad – näiteks see, kas väljajooned on siledad, spiraalsed või “igas suunas kõverad, nagu lõngakera või midagi muud” (Vachaspati järgi) ja kuidas pilt erinevates kohtades ja mõõtkavas muutub – sisaldavad rikkalikku teavet, mida saab võrrelda teooria ja modelleerimisega. Näiteks kui magnetväljad loodi elektrinõrga faasisiirde ajal, nagu soovitas Vachaspati, peaksid sellest tulenevad jõujooned olema spiraalsed, "nagu korgitser", ütles ta.

Konks on selles, et raske on tuvastada jõuvälju, millel pole midagi peale suruda.

Üks meetod, mille algatas inglise teadlane Michael Faraday 1845. aastal, tuvastab magnetvälja selle järgi, kuidas see pöörab seda läbiva valguse polarisatsioonisuunda. "Faraday pöörlemise" suurus sõltub magnetvälja tugevusest ja valguse sagedusest. Seega, mõõtes polarisatsiooni erinevatel sagedustel, saate järeldada magnetismi tugevust piki vaatejoont. "Kui teete seda erinevatest kohtadest, saate teha 3D-kaardi, " ütles Enslin.

Teadlased on alustanud Faraday pöörlemise ligikaudseid mõõtmisi LOFAR-iga, kuid teleskoobil on raskusi äärmiselt nõrga signaali valimisega. Valentina Vacca, astronoom ja Govoni kolleeg riiklikust astrofüüsika instituudist, töötas paar aastat tagasi välja algoritmi, mis võimaldab statistiliselt töödelda peeneid Faraday pöörlemissignaale, liites kokku palju tühjade ruumide mõõtmeid. "Põhimõtteliselt saab seda kasutada tühimike jaoks, " ütles Wakka.

Kuid Faraday meetod hakkab tõeliselt käima, kui 2027. aastal käivitatakse järgmise põlvkonna raadioteleskoop, hiiglaslik rahvusvaheline projekt, mida nimetatakse ruutkilomeetrite massiiviks. "SKA peab looma fantastilise Faraday võrgu," ütles Enslin.

Seni on ainsaks tõendiks tühimike magnetismi kohta see, et vaatlejad ei näe, kui nad vaatavad tühimike taga asuvaid objekte, mida nimetatakse blasaarideks.

Blazarid on eredad gammakiirte ja muude energeetiliste valgus- ja aineallikate kiired, mida toidavad ülimassiivsed mustad augud. Kui gammakiired liiguvad läbi ruumi, põrkuvad nad mõnikord iidsete mikrolainetega, mille tulemuseks on elektron ja positron. Seejärel need osakesed susisevad ja muutuvad madala energiatarbega gammakiirguseks.

Kui aga blasaari valgus läbib magnetiseeritud tühimikku, siis madala energiaga gammakiired näivad puuduvat, põhjendasid Andrei Neronov ja Jevgeni Vovk Genfi observatooriumist 2010. aastal. Magnetväli suunab elektronid ja positronid vaateväljast kõrvale. Kui need lagunevad madala energiatarbega gammakiirteks, ei ole need gammakiired meie poole suunatud.

Tõepoolest, kui Neronov ja Vovk analüüsisid sobiva asukohaga blasaari andmeid, nägid nad selle suure energiaga gammakiirgust, kuid mitte madala energiaga gammakiirguse signaali. "See on signaali puudumine, mis on signaal," ütles Vachaspati.

Tõenäoliselt ei ole signaali puudumine suitsetamise relv ja puuduvatele gammakiirtele on pakutud alternatiivseid selgitusi. Hilisemad vaatlused viitavad aga üha enam Neronovi ja Vovki hüpoteesile, et tühimikud on magnetiseeritud. "See on enamuse arvamus," ütles Dürer. Kõige veenvamalt asetas üks meeskond 2015. aastal tühimike taha palju bleisereid ja suutis bleiserite ümber õrritada madala energiatarbega gammakiirte nõrga halo. Mõju on täpselt selline, nagu võiks oodata, kui osakesed hajutaksid nõrka magnetvälja – mõõtmed on vaid umbes miljondik triljonist sama tugevad kui külmkapimagnet.

Kosmoloogia suurim mõistatus

On rabav, et see ürgmagnetismi hulk võib olla täpselt see, mida on vaja Hubble'i stressi – universumi üllatavalt kiire paisumise probleemi – lahendamiseks.

Seda mõistis Poghosyan, kui nägi Prantsusmaal Montpellier' ülikoolist pärit Carsten Jedamziki ja tema kolleegide hiljutisi arvutisimulatsioone. Teadlased lisasid simuleeritud, plasmaga täidetud noorele universumile nõrgad magnetväljad ja leidsid, et plasmas olevad prootonid ja elektronid lendasid mööda magnetvälja jooni ja kogunesid kõige nõrgema väljatugevusega piirkondadesse. See kokkukleepumise efekt põhjustas prootonite ja elektronide ühinemise, moodustades vesiniku – varajase faasimuutuse, mida nimetatakse rekombinatsiooniks – varem, kui neil muidu võiks tekkida.

Jedamziki artiklit lugedes mõistis Poghosyan, et see võib Hubble'i pingeid leevendada. Kosmoloogid arvutavad, kui kiiresti peaks ruum tänapäeval laienema, jälgides rekombinatsiooni käigus kiirgavat iidset valgust. Valgus paljastab noore universumi, mis on täis laigud, mis tekkisid ürgses plasmas loksuvatest helilainetest. Kui rekombinatsioon toimus magnetväljade paksenemise mõjul oodatust varem, siis ei saaks helilained nii kaugele edasi levida ning tekkivad tilgad oleksid väiksemad. See tähendab, et laigud, mida me pärast rekombinatsiooni taevas näeme, peaksid olema meile lähemal, kui teadlased eeldasid. Kobaratest eralduv valgus pidi meieni jõudmiseks läbima lühema vahemaa, mis tähendab, et valgus pidi liikuma läbi kiiremini paisuva ruumi. “See on nagu katse joosta laieneval pinnal; läbite lühema vahemaa, - ütles Poghosyan.

Tulemuseks on see, et väiksemad tilgad tähendavad suuremat hinnangulist kosmilise paisumise kiirust, mis lähendab hinnangulise kiiruse palju lähemale sellele, kui kiiresti supernoovad ja muud astronoomilised objektid tegelikult lahku lendavad.

"Mõtlesin, et vau," ütles Poghosyan, "see võib viidata [magnetväljade] tõelisele olemasolule. Nii et kirjutasin kohe Carstenile." Need kaks kohtusid Montpellier's veebruaris, vahetult enne vangla sulgemist ja nende arvutused näitasid, et Hubble'i pingeprobleemi lahendamiseks vajalik esmase magnetismi hulk on tõepoolest kooskõlas blasari tähelepanekute ja esialgsete väljade eeldatava suurusega. vaja tohutute magnetväljade kasvatamiseks. mis katavad galaktikate ja filamentide parvesid. "Niisiis, see kõik kuidagi läheneb," ütles Poghosyan, "kui see tõeks osutub."