Магнитные силы без магнитов

Хотя сегодня магниты широко распространены, на ранних стадиях Вселенная содержала только немагнитные элементы. Как появились магнитные силы, было исследовано проф. Райнхардом Шликайзером (Reinhard Schlickeiser) из Института теоретической физики при Рурском университете (Ruhr-Universität Bochum). Он описал новый механизм намагничивания Вселенной, происходившее даже раньше, чем образовались первые звезды.

Перед образованием первых звезд светящаяся материя содержала только протоны, электроны, ядра гелия и лития, которые образовались после Большого взрыва. «Все тяжелые металлы, например железо, могли, согласно современным представлениям, образоваться только внутри звезд, — сказал проф. Шликайзер. — В ранней Вселенной не существовало постоянных магнитов».

Однако параметры, описывающие состояние газа, не являются постоянными. Плотность и давление, а также электрические и магнитные поля флуктуируют вокруг определенных средних значений. В результате этих флуктуаций в определенных точках плазмы формируются слабые магнитные поля. Насколько сильными были эти поля в полностью ионизированной плазме, и было вычислено проф. Шликайзером для случая плотностей и температур, которые существовали на ранней стадии Вселенной.

Вычисления показали, что флуктуации магнитных полей зависят от их локализации в плазме, а не от времени, в отличие от, например, электромагнитных волн, флуктуация которых зависит от времени. Повсюду в светящемся газе ранней Вселенной имелось магнитное поле с магнитной индукцией около 10 ^-20 Т. Для сравнения, магнитное поле Земли имеет индукцию 3∙10 ^-6 Т. Таким образом, магнитное поле в плазме было очень слабым, но занимало почти 100% ее объема.

Звездный ветер, или взрывы суперновых создали ударные волны, которые сжали случайные магнитные поля в некоторых областях. Таким способом поля усилились и выровнялись в больших объемах. В конечном счете магнитные силы стали настолько большими, что, в свою очередь, начали влиять на ударные волны.

«Это объясняет баланс, часто наблюдаемый между магнитными силами и давлением горячего газа в космических объектах», — сказал проф. Шликайзер. Вычисления показали, что все полностью ионизированные газы во Вселенной были слабо намагничены. Магнитные поля поэтому существовали даже прежде, чем появились первые звезды.

Теоретики описали новый механизм намагничения Вселенной прежде появления первых звезд

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365