Kosmiska fält:en skiva genom galaxhopen Perseus Fiskarna i det nuvarande universum med materiefördelningen avbildad i grått och de blå pilarna som markerar Harrisons magnetfält. Kredit:MPI för astrofysik
Under de första bråkdelen av en sekund efter födelsen av vårt universum, inte bara elementarpartiklar och strålning, men även magnetiska fält genererades. Ett team som leds av Max Planck Institute for Astrophysics i Garching har nu beräknat hur dessa magnetfält ska se ut idag i universum – i detalj och i 3D.
Big Bang är fortfarande höljt i mystik i många avseenden. Kosmologer använder olika sätt för att försöka få information om de första ögonblicken i vårt universum. En möjlighet är kosmiska magnetfält, som skapades av universums födelse och borde ha överlevt till denna dag.
Förutom ett antal mycket spekulativa mekanismer, som har föreslagits för denna så kallade magnetogenes, det finns en enkel plasma-fysisk effekt:Harrison-effekten. Detta måste ha producerat magnetiska fält vid Big Bang. Vortexrörelser i det tidiga universums plasma producerade elektriska strömmar på grund av friktion, vilket inducerar ett magnetfält.
Att känna till plasmavirvlarna vid den tidiga tiden, man kunde i detalj beräkna hur dessa magnetfält genererades. Om man också kände till plasmarörelserna sedan dess, man skulle kunna räkna ut hur dessa magnetfält skulle se ut idag.
Den nödvändiga informationen finns i distributionen av galaxerna runt oss, eftersom detta är resultatet av materiens rörelse sedan det tidiga universum. Idag känner vi till lagarna som leder till bildandet av galaxer ganska väl. Detta gör det möjligt för oss – från dagens galaxfördelning – att spåra utvecklingen av materiens distribution ganska exakt. Med denna information, det är möjligt att förutsäga de magnetiska fält som genereras av Harrison-effekten i dagens universum.
En glimt av det okända:denna himmelvy visar Harrisons magnetiska fältstyrka i genomsnitt inom en sfär med en radie på 300 miljoner ljusår runt jorden. De två regionerna med särskilt starkare fält är galaxhopen Perseus Fiskarna (höger) och Jungfruhopen (ovan). Kredit:MPI för astrofysik
Ett internationellt team ledd av Max Planck Institute for Astrophysics använde denna logik för att beräkna dagens rester av de ursprungliga magnetfälten i vårt kosmiska grannskap. För detta ändamål, forskarna undersökte först fördelningen av galaxer i vårt grannskap och beräknade fördelningen av materia vid tiden för Big Bang. De tog hänsyn till Harrison-effekten och översatte slutligen de fält som producerades med den tillbaka till nutiden. Forskarna kunde således förutsäga strukturen och morfologin hos det ursprungliga magnetfältet under de omgivande 300 miljoner ljusåren.
Tyvärr, teorin kan inte testas genom observation:det beräknade magnetfältet är 27 storleksordningar mindre än jordens magnetfält och därmed långt under den aktuella mättröskeln. Dessa magnetfält är extremt svaga, tjugosju storleksordningar mindre än jordens magnetfält. Ändå, de mycket exakta förutsägelserna för magnetfältsstrukturen sett från jorden. ) och på kända platser i universum visar att vi kan förstå vårt kosmos med hög precision och beräkna subtila effekter inom oss. Och vem vet hur exakt vi kommer att kunna mäta magnetfält om 100 år – Einstein trodde också att gravitationsvågorna han förutspådde skulle vara för svaga för att upptäckas.
