Elektromágneses elmélet a világegyetem lelkéről

2024 Szerző: Seth Attwood | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-16 16:07

„1945-ben, helyi idő szerint, egy primitív, intelligens főemlősfaj a Föld bolygón felrobbantotta az első termonukleáris eszközt., amelyet a misztikusabb fajok „Isten testének” neveznek.

Nem sokkal ezután az intelligens fajok képviselőinek titkos erőit küldték a Földre, hogy figyelemmel kísérjék a helyzetet és megakadályozzák az univerzális hálózat további elektromágneses megsemmisítését."

Az idézőjelbe tett bevezetés úgy néz ki, mint egy sci-fi cselekménye, de pontosan ez a következtetés vonható le a tudományos cikk elolvasása után. Ennek az egész Univerzumot átható hálózatnak a jelenléte sok mindent megmagyarázhat – például az UFO-jelenséget, megfoghatatlanságukat és láthatatlanságukat, hihetetlen lehetőségeket, és emellett közvetve az „Isten testének” ez az elmélete valódi megerősítést ad számunkra, hogy létezik élet a halál után.

A fejlődés kezdeti szakaszában vagyunk, és valójában "előintelligens lények" vagyunk, és ki tudja, megtaláljuk-e az erőt ahhoz, hogy valóban intelligens fajtá váljunk.

A csillagászok azt találták, hogy a mágneses mezők áthatják a kozmosz nagy részét. A látens mágneses erővonalak több millió fényévre húzódnak az egész univerzumban.

Valahányszor a csillagászok új módszert találnak arra, hogy mágneses mezőket keressenek az űr egyre távolabbi régióiban, megmagyarázhatatlan módon megtalálják azokat.

Ezek az erőterek ugyanazok az entitások, amelyek körülveszik a Földet, a Napot és az összes galaxist. Húsz évvel ezelőtt a csillagászok elkezdték észlelni a mágnesességet, amely galaxisok egész halmazait áthatja, beleértve az egyik galaxis és a másik galaxis közötti teret is. A láthatatlan mezővonalak végigsöpörnek az intergalaktikus téren.

Tavaly a csillagászoknak végre sikerült felfedezniük az űr egy sokkal vékonyabb régióját – a galaxishalmazok közötti teret. Ott fedezték fel a legnagyobb mágneses teret: 10 millió fényévnyi mágnesezett teret, amely a kozmikus háló ezen "szálának" teljes hosszát átfogja. Egy második mágnesezett izzószálat már máshol láttak az űrben, ugyanezzel a technikával. "Valószínűleg csak a jéghegy csúcsát nézzük" - mondta Federica Govoni, az olaszországi Cagliari Nemzeti Asztrofizikai Intézet munkatársa, amely az első észlelést vezette.

Felmerül a kérdés: honnan jöttek ezek a hatalmas mágneses terek?

„Egyértelműen nem hozható összefüggésbe az egyes galaxisok tevékenységével vagy az egyedi robbanásokkal, vagy, nem tudom, a szupernóvák szeleivel” – mondta Franco Vazza, a Bolognai Egyetem asztrofizikusa, aki a kozmikus mágneses terek modern számítógépes szimulációival foglalkozik. ez."

Az egyik lehetőség az, hogy a kozmikus mágnesesség az elsődleges, amely egészen a világegyetem születéséig vezethető vissza. Ebben az esetben a gyenge mágnesességnek mindenhol léteznie kell, még a kozmikus háló „ürességeiben” is - az Univerzum legsötétebb, legüresebb régióiban. A mindenütt jelenlévő mágnesesség erősebb mezőket vetne be, amelyek galaxisokban és halmazokban virágoztak.

Az elsődleges mágnesesség segíthet megoldani egy másik kozmológiai rejtvényt is, amely a Hubble-feszültség néven ismert – vitathatatlanul a kozmológia legforróbb témája.

A Hubble-feszültség mögött meghúzódó probléma az, hogy az univerzum a jelek szerint lényegesen gyorsabban tágul, mint az ismert összetevői alapján várható. Egy áprilisban online megjelent cikkben, amelyet a Physical Review Letters-szel együtt vizsgáltak meg, Karsten Jedamzik és Levon Poghosyan kozmológusok azzal érvelnek, hogy a korai univerzum gyenge mágneses terei a ma tapasztalt gyorsabb kozmikus táguláshoz vezetnek.

A primitív mágnesesség olyan könnyen oldja Hubble feszültségét, hogy Jedamzik és Poghosyan cikke azonnal felkeltette a figyelmet. „Ez egy nagyszerű cikk és egy ötlet” – mondta Mark Kamionkowski, a Johns Hopkins Egyetem elméleti kozmológusa, aki más megoldásokat javasolt a Hubble-feszültségre.

Kamenkovsky és mások szerint további tesztekre van szükség annak biztosítására, hogy a korai mágnesesség ne keverjen össze más kozmológiai számításokat. És még ha ez az ötlet papíron is működik, a kutatóknak meggyőző bizonyítékokat kell találniuk az ősmágnesességre, hogy megbizonyosodjanak arról, hogy ez a hiányzó ágens formálta az univerzumot.

Azonban a Hubble-feszültségről szóló évek alatt talán furcsa, hogy korábban senki sem gondolt a mágnesességre. Poghosyan, a kanadai Simon Fraser Egyetem professzora szerint a legtöbb kozmológus aligha gondol a mágnesességre. „Mindenki tudja, hogy ez az egyik nagy rejtély” – mondta. De évtizedek óta nem tudták megmondani, hogy a mágnesesség valóban mindenütt jelen van-e, és ezért a kozmosz elsődleges összetevője, ezért a kozmológusok nagyrészt felhagytak a figyelemfelkeltéssel.

Eközben az asztrofizikusok folytatták az adatgyűjtést. A bizonyítékok súlya azt a gyanút keltette legtöbbjükben, hogy a mágnesesség valóban mindenhol jelen van.

Az Univerzum mágneses lelke

1600-ban William Gilbert angol tudós ásványlelőhelyeket tanulmányozva – természetesen mágnesezett kőzeteket, amelyeket az emberek évezredek óta hoztak létre iránytűben – arra a következtetésre jutott, hogy mágneses erejük „utánozza a lelket”. „Helyesen feltételezte, hogy maga a Föld.” egy nagy mágnes "és hogy a mágneses oszlopok" a Föld pólusai felé nézzenek."

Mágneses mező keletkezik, amikor elektromos töltés áramlik. A Föld mezője például a belső „dinamójából” származik – a magjában forrongó folyékony vasáramból. A hűtőmágnesek és a mágneses oszlopok mezői az alkotó atomjaik körül keringő elektronokból származnak.

Amint azonban egy „mag” mágneses tér kilép a mozgásban lévő töltött részecskékből, az nagyobbá és erősebbé válhat, ha gyengébb mezőket kombinálunk vele. A mágnesesség „kicsit olyan, mint egy élő szervezet” – mondta Torsten Enslin, elméleti asztrofizikus. Max Planck Asztrofizikai Intézetben, a németországi Garchingban – mert a mágneses mezők minden szabad energiaforráshoz hozzányúlnak, amelyet meg tudnak tartani, és amiből növekedni tudnak. Jelenlétükkel más területeket is elterjedhetnek és befolyásolhatnak, ahol szintén növekednek.”

Ruth Durer, a Genfi Egyetem elméleti kozmológusa kifejtette, hogy a gravitáción kívül a mágnesesség az egyetlen olyan erő, amely alakíthatja a kozmosz nagy léptékű szerkezetét, mert csak a mágnesesség és a gravitáció képes „elérni” nagy távolságra. Az elektromosság viszont lokális és rövid élettartamú, mivel a pozitív és negatív töltések bármely régióban teljes egészében semlegesülnek. De a mágneses mezőket nem lehet megszüntetni; hajlamosak összehajtani és túlélni.

Mégis minden erejük ellenére ezek az erőterek alacsony profillal rendelkeznek. Anyagiak, és csak akkor észlelik őket, ha más dolgokra hatnak.„Nem lehet csak úgy fényképezni egy mágneses mezőt; ez nem így működik” – mondta Reinu Van Veren, a Leideni Egyetem csillagásza, aki részt vett a mágnesezett szálak közelmúltbeli felfedezésében.

Egy tavalyi tanulmányában Wang Veren és 28 társszerző mágneses mezőt feltételezett az Abell 399 és Abell 401 galaxishalmazok közötti izzószálban, mivel a mező átirányítja a nagy sebességű elektronokat és más töltött részecskéket, amelyek áthaladnak rajta. Ahogy pályájuk csavarodik a mezőben, ezek a töltött részecskék gyenge "szinkrotronsugárzást" bocsátanak ki.

A szinkrotron jel az alacsony rádiófrekvenciákon a legerősebb, így készen áll a LOFAR észlelésére, amely egy 20 000 alacsony frekvenciájú rádióantennából álló tömb Európa-szerte szétszórva.

A csapat valójában 2014-ben gyűjtött adatokat az izzószálról egy nyolcórás részletben, de az adatok várakoztattak, mivel a rádiócsillagász közösség éveket töltött azzal, hogy kitalálja, hogyan lehetne javítani a LOFAR méréseinek kalibrálását. A Föld légköre megtöri a rajta áthaladó rádióhullámokat, így a LOFAR úgy nézi a világűrt, mintha egy úszómedence fenekéről nézne. A kutatók úgy oldották meg a problémát, hogy nyomon követték az égbolton lévő "jelzőfények" - a pontosan ismert helyekkel rendelkező rádióadók - ingadozásait, és korrigálták az ingadozásokat, hogy feloldják az összes adat blokkolását. Amikor alkalmazták az elmosó algoritmust az izzószál adatokra, azonnal látták, hogy a szinkrotron sugárzás izzik.

Az izzószál mindenhol mágnesezettnek tűnik, nem csak a galaxishalmazok közelében, amelyek mindkét végéről egymás felé mozognak. A kutatók remélik, hogy az általuk jelenleg elemzett 50 órás adatsor több részletet fog feltárni. A közelmúltban további megfigyelések mágneses mezőket találtak, amelyek a második izzószál teljes hosszában terjednek. A kutatók azt tervezik, hogy hamarosan közzéteszik ezt a munkát.

Az óriási mágneses mező jelenléte legalább ebben a két szálban fontos új információkkal szolgál. "Elég nagy aktivitást váltott ki" - mondta Wang Veren -, mert ma már tudjuk, hogy a mágneses mezők viszonylag erősek.

Fény az ürességen keresztül

Ha ezek a mágneses mezők a csecsemő-univerzumban keletkeztek, akkor felmerül a kérdés: hogyan? „Az emberek már régóta gondolkodnak ezen a kérdésen” – mondta Tanmai Vachaspati, az Arizonai Állami Egyetem munkatársa.

1991-ben Vachaspati felvetette, hogy mágneses mezők keletkezhettek egy elektrogyenge fázisátalakulás során – abban a pillanatban, egy másodperc töredékével az Ősrobbanás után, amikor az elektromágneses és a gyenge nukleáris erők megkülönböztethetővé váltak. Mások azt sugallják, hogy a mágnesesség mikroszekundumokkal később materializálódott, amikor protonok keletkeztek. Vagy röviddel ezután: a néhai asztrofizikus, Ted Harrison a magnetogenezis legkorábbi őselméletében 1973-ban azzal érvelt, hogy a protonokból és elektronokból álló turbulens plazma okozhatta az első mágneses terek megjelenését. Mások viszont azt sugallták, hogy ez a tér még azelőtt mágnesezetté vált, amikor a kozmikus infláció – a világűr robbanásszerű tágulása, amely állítólag felugrott – elindította magát az Ősrobbanást. Az is lehetséges, hogy ez csak akkor történt, amikor a szerkezetek egymilliárd évvel később növekedtek.

A magnetogenezis elméleteinek tesztelésének módja a mágneses mezők szerkezetének tanulmányozása az intergalaktikus tér legérintetlenebb régióiban, például a filamentumok csendes részein és még több üres üregben. Bizonyos részletek – például, hogy a mezővonalak simák, spirálisak vagy „minden irányban íveltek, mint egy fonalgolyó vagy valami más” (Vachaspati szerint), és hogyan változik a kép különböző helyeken és méretekben – gazdag információt hordoz, amely összehasonlítható az elmélettel és a modellezéssel. Például, ha mágneses mezők jöttek létre elektromos gyenge fázisátalakulás során, ahogy azt Vachaspati javasolta, akkor az így létrejövő erővonalaknak spirálisnak kell lenniük, „mint egy dugóhúzó” – mondta.

A bökkenő az, hogy nehéz felismerni azokat az erőtereket, amelyeken nincs mit nyomni.

Az egyik módszer, amelyet Michael Faraday angol tudós indított el 1845-ben, a mágneses mezőt úgy érzékeli, hogy elforgatja a rajta áthaladó fény polarizációs irányát. A "Faraday-forgás" mértéke a mágneses tér erősségétől és a fény frekvenciájától függ. Így a polarizáció különböző frekvenciákon történő mérésével következtethet a mágnesesség erősségére a látóvonal mentén. "Ha különböző helyekről csinálja, készíthet 3D-s térképet" - mondta Enslin.

A kutatók megkezdték Faraday forgásának durva mérését a LOFAR segítségével, de a teleszkóp nehezen tudja kiválasztani a rendkívül gyenge jelet. Valentina Vacca, Govoni csillagásza és munkatársa az Országos Asztrofizikai Intézetben néhány évvel ezelőtt kifejlesztett egy algoritmust, amellyel statisztikailag feldolgozza a finom Faraday-forgási jeleket az üres terek sok dimenziójának összeadásával. "Alapvetően ez üregekre használható" - mondta Wakka.

Faraday módszere azonban akkor fog igazán beindulni, amikor 2027-ben elindul a következő generációs rádióteleszkóp, egy óriási nemzetközi projekt, az úgynevezett "négyzetkilométeres tömb". "Az SKA-nak fantasztikus Faraday-rácsot kell létrehoznia" - mondta Enslin.

Eddig az egyetlen bizonyíték az üregek mágnesességére, hogy a megfigyelők nem látnak, amikor az üregek mögött elhelyezkedő blézároknak nevezett tárgyakra néznek.

A blazárok gamma-sugarak és más energikus fény- és anyagforrások, amelyeket szupermasszív fekete lyukak táplálnak. Amikor a gamma-sugarak áthaladnak az űrben, időnként ősi mikrohullámokkal ütköznek, ami egy elektront és egy pozitront eredményez. Ezek a részecskék aztán sziszegnek, és alacsony energiájú gamma-sugárzásokká alakulnak.

De ha egy blézár fénye áthalad egy mágnesezett űrön, akkor úgy tűnik, hogy az alacsony energiájú gamma-sugarak hiányoznak – érvelt Andrej Neronov és Jevgenyij Vovk, a Genfi Obszervatórium munkatársa 2010-ben. A mágneses tér eltéríti az elektronokat és a pozitronokat a látószögből. Amikor alacsony energiájú gamma-sugarakká bomlanak, ezek a gamma-sugarak nem irányulnak felénk.

Valóban, amikor Neronov és Vovk egy megfelelően elhelyezett blazár adatait elemezte, látták annak nagyenergiájú gammasugárzását, de az alacsony energiájú gammasugárzás jelét nem. "Ez a jel hiánya, ami jel" - mondta Vachaspati.

A jel hiánya valószínűleg nem füstölgő fegyver, és alternatív magyarázatokat javasoltak a hiányzó gamma-sugárzásra. A későbbi megfigyelések azonban egyre inkább Neronov és Vovk hipotézisére utalnak, miszerint az üregek mágnesezettek. „Ez a többség véleménye – mondta Dürer. A legmeggyőzőbb módon 2015-ben az egyik csapat több dimenziójú blézárt helyezett üregek mögé, és sikerült az alacsony energiájú gamma-sugarak halvány glóriáját megzavarni a blézerek körül. A hatás pontosan olyan, mint amilyenre számíthatnánk, ha a részecskéket gyenge mágneses tér szórná szét – mindössze körülbelül egymilliárd része olyan erős, mint egy hűtőmágnes.

A kozmológia legnagyobb rejtélye

Feltűnő, hogy ez a mértékű ősmágnesesség lehet pontosan az, amire szükség van a Hubble-feszültség – az univerzum meglepően gyors tágulásának problémája – megoldásához.

Erre jött rá Poghosyan, amikor meglátta a franciaországi Montpellier Egyetemen dolgozó Carsten Jedamzik és kollégái legutóbbi számítógépes szimulációit. A kutatók gyenge mágneses mezőket adtak hozzá egy szimulált, plazmával teli fiatal univerzumhoz, és azt találták, hogy a plazmában lévő protonok és elektronok a mágneses erővonalak mentén repültek, és a leggyengébb térerősségű területeken halmozódtak fel. Ez a csomósodási hatás hatására a protonok és az elektronok hidrogénné képződtek – ez egy korai fázisváltozás, amelyet rekombinációnak neveznek –, korábban, mint egyébként.

Poghosyan Jedamzik cikkét olvasva rájött, hogy ez enyhítheti Hubble feszültségét. A kozmológusok a rekombináció során kibocsátott ősi fény megfigyelésével számolják ki, milyen gyorsan kellene a térnek tágulnia ma. A fény egy fiatal univerzumot tár fel, amely foltokkal tarkított, amelyek az ősplazmában fröccsenő hanghullámokból keletkeztek. Ha a rekombináció a mágneses mezők megvastagodása miatt a vártnál korábban következne be, akkor a hanghullámok nem terjedhetnének olyan messzire előre, és a keletkező cseppek kisebbek lennének. Ez azt jelenti, hogy a rekombináció óta az égen látott foltok közelebb kell, hogy legyenek hozzánk, mint azt a kutatók feltételezték. A csomókból kiáramló fénynek rövidebb utat kellett megtennie ahhoz, hogy elérjen bennünket, ami azt jelenti, hogy a fénynek gyorsabban táguló téren kellett áthaladnia. „Olyan ez, mintha egy táguló felületen próbálnánk futni; rövidebb távot teszel meg – mondta Poghosyan.

Az eredmény az, hogy a kisebb cseppek nagyobb becsült kozmikus tágulási sebességet jelentenek, ami sokkal közelebb hozza a becsült sebességet annak méréséhez, hogy a szupernóvák és más csillagászati objektumok milyen gyorsan repülnek szét.

"Azt hittem, hú," mondta Poghosyan, "ez a [mágneses mezők] valós jelenlétét jelezheti számunkra. Ezért azonnal írtam Carstennek." Ők ketten februárban találkoztak Montpellier-ben, közvetlenül a börtön bezárása előtt, és számításaik azt mutatták, hogy a Hubble-féle feszültségprobléma megoldásához szükséges elsődleges mágnesesség mértéke is összhangban van a blazár megfigyeléseivel és a kezdeti mezők feltételezett méretével. hatalmas mágneses terek növesztéséhez szükséges. galaxishalmazokat és filamentumokat takar. „Tehát, minden valahogy összefolyik – mondta Poghosyan –, ha igaznak bizonyul.