Siła pól magnetycznych na Ziemi, na Słońcu, w przestrzeni międzyplanetarnej, na gwiazdach w naszej galaktyce (Drodze Mlecznej; niektóre z nich i tak), w ośrodku międzygwiezdnym (ISM) w naszej galaktyce oraz w Zmierzono ISM innych galaktyk spiralnych (niektóre z nich i tak). Ale nie przeprowadzono pomiarów siły pól magnetycznych w przestrzeni między galaktykami (oraz między gromadami galaktyk; IGM i ICM).
Aż do teraz.
Ale kogo to obchodzi? Jakie znaczenie naukowe ma siła pól magnetycznych IGM i ICM?
Szacunki dotyczące tych pól mogą stanowić „wskazówkę, że w ośrodku międzygalaktycznym, który wytwarzał pola magnetyczne, był pewien podstawowy proces”, mówi Ellen Zweibel, teoretyczna astrofizyka z University of Wisconsin, Madison. Jednym z pomysłów „z góry na dół” jest to, że wkrótce po Wielkim Wybuchu pozostawiono nieco przestrzeni magnetycznej z niewielkim polem magnetycznym - pod koniec inflacji, nukleosyntezy Wielkiego Wybuchu lub oddzielenia materii i promieniowania barionowego - i to pole rosło w siłę gdy gwiazdy i galaktyki zgromadziły i zwiększyły jego intensywność. Inną możliwością „z dołu do góry” jest to, że pola magnetyczne formowane początkowo przez ruch plazmy w małych obiektach pierwotnego wszechświata, takich jak gwiazdy, a następnie propagowane na zewnątrz w kosmos.
Jak więc oceniasz siłę pola magnetycznego w odległości dziesiątek lub setek milionów lat świetlnych w odległych obszarach kosmicznych od jakichkolwiek galaktyk (znacznie mniejszych gromad galaktyk)? I jak to zrobić, gdy spodziewasz się, że pola te będą znacznie mniejsze niż nanoGauss (nG), być może tak małe jak femtoGauss (fG, co stanowi milionową część nanoGauss)? Jakiej sztuczki możesz użyć?
Bardzo schludny, oparty na fizyce, która nie jest bezpośrednio testowana w żadnym laboratorium na Ziemi, i jest mało prawdopodobne, aby był tak testowany za życia każdego, kto to dziś czyta - wytwarzanie par pozytron-elektron, gdy foton o wysokiej energii promieniowania gamma zderza się z promieniowaniem podczerwonym lub mikrofalowym (tego dziś nie można przetestować w żadnym laboratorium, ponieważ nie możemy wytwarzać promieni gamma o wystarczająco wysokiej energii, a nawet gdybyśmy mogli, tak rzadko zderzałyby się ze światłem podczerwonym lub mikrofalami musielibyśmy czekać wieki, aby wyprodukować taką parę). Ale blazary wytwarzają obfite ilości promieniowania gamma TeV, a w przestrzeni międzygalaktycznej fotony mikrofalowe są obfite (takie jest kosmiczne tło mikrofalowe - CMB -!), Podobnie jak i dalekiej podczerwieni.
Po wytworzeniu pozyton i elektron będą oddziaływać z CMB, lokalnymi polami magnetycznymi, innymi elektronami i pozytonami itp. (Szczegóły są dość niechlujne, ale zostały opracowane jakiś czas temu), z wynikiem netto, że obserwacje odległych, jasne źródła promieniowania gamma TeV mogą ustalać niższe limity siły IGM i ICM, przez które podróżują. Kilka ostatnich prac podaje wyniki takich obserwacji, wykorzystując Kosmiczny Teleskop Fermi Gamma i Teleskop MAGIC.
Jak silne są te pola magnetyczne? Różne artykuły podają różne liczby, od więcej niż kilku dziesiątych femtoGauss do więcej niż kilku femtoGauss.
„Fakt, że nałożyli dolną granicę na pola magnetyczne daleko w przestrzeni międzygalaktycznej, niezwiązanej z żadną galaktyką ani gromadami, sugeruje, że naprawdę istniał pewien proces, który działał w bardzo szerokich skalach we wszechświecie”, mówi Zweibel. Proces ten miałby miejsce we wczesnym wszechświecie, niedługo po Wielkim Wybuchu. „Te pola magnetyczne nie mogły niedawno powstać i musiałyby powstać w pierwotnym wszechświecie”, mówi Ruth Durrer, fizyk teoretyczny na Uniwersytecie Genewskim.
Być może mamy jeszcze jedno okno na fizykę wczesnego wszechświata; Brawo!
Źródła: Science News, arXiv: 1004.1093, arXiv: 1003.3884
