Слабей мозга: первые магнитные поля Вселенной оказались в миллиарды раз слабее магнита холодильника
Первые магнитные поля, возникшие во Вселенной, могли быть значительно слабее, чем предполагали ученые, — их сила сопоставима с магнетизмом, создаваемым нейронами человеческого мозга. К такому выводу пришла международная группа исследователей, проанализировавшая сотни тысяч компьютерных симуляций следов древних магнитных полей, сохранившихся в «космической паутине» спустя миллиарды лет после Большого взрыва.
Магнетизм — фундаментальная сила природы, рождаемая движением электрических зарядов, — существовал уже в ранней Вселенной, когда пространство кипело от столкновений заряженных частиц. Ученые давно предполагали, что первичные магнитные поля, возникшие в ту эпоху, были слабее современных полей, генерируемых звездами, черными дырами и планетами. Однако новое исследование, опубликованное 13 августа в журнале Physical Review Letters, показало: эти поля могли быть еще слабее, чем считалось.
С помощью масштабного моделирования команда установила верхний предел силы первичных полей — около 2×10⁻¹¹ гаусс, что в миллиарды раз слабее магнита на холодильнике (∼100 гаусс). Как отметили авторы в заявлении, такая сила сопоставима с магнитной активностью нейронов мозга.
Несмотря на слабость, следы этих полей до сих пор сохранились в межгалактической космической паутине — гигантской сети нитей из темной материи и газа, соединяющей галактики. Именно анализ структуры паутины позволил раскрыть новые детали.
Карта невидимого: загадки космической паутины
Космическая паутина остается одной из самых загадочных структур Вселенной. Ее нити, состоящие преимущественно из темной материи и разреженного газа, словно артерии, связывают скопления галактик. Однако природа магнитных полей в межгалактических пустотах паутины до сих пор ставит ученых в тупик.
«Мы предположили, что эти поля — наследие процессов, происходивших в первые мгновения жизни Вселенной», — пояснили ведущий автор исследования Мак Павичевич из Международной школы перспективных исследований (SISSA, Италия) и его коллега Маттео Виель.
Команда считает, что первичные поля, растянутые в ходе инфляционного расширения Вселенной, «вплелись» в структуру космической паутины по мере ее формирования. Для проверки гипотезы ученые провели 250 000 симуляций, сопоставив их с данными наблюдений. Результаты согласуются с последними измерениями реликтового излучения — «эха» Большого взрыва, — хотя прямых способов обнаружить первичные поля пока нет.
Перспективы: Взгляд телескопа Уэбба
Дальнейшие исследования с помощью телескопа James Webb (JWST) могут пролить свет на эволюцию космической паутины. Детальные снимки нитей паутины и распределения в них материи позволят создать更точные модели, чтобы проверить, как слабые магнитные поля влияли на рождение первых галактик.
«Это как собрать пазл, половина деталей которого скрыта в темноте, — отмечает космолог Элис Дисней, не участвовавшая в исследовании. — Каждое новое ограничение на параметры ранних полей приближает нас к пониманию, какие физические процессы «запустили» образование структур во Вселенной».
Пока же ясно одно: даже сверхслабые магнитные поля, словно невидимые нити, могли сыграть ключевую роль в превращении хаотичной юной Вселенной в упорядоченную сеть галактик, которую мы видим сегодня.
