Магнетизм мог возникнуть раньше звёзд

Каким образом возникли мощные силы первозданного магнетизма, изменившие Вселенную, остаётся загадкой. Новую гипотезу выдвинули Райнхард Шликайзер из Института теоретической физики Рурского университета в Бохуме (ФРГ) и Питер Юн из Университета штата Мэриленд (США).

Из первобытного горячего газа, который остывал за счёт расширения, образовались атомы. А нечто с постоянным магнитным полем — не появилось. Оно возникнет позднее, но г-н Шликайзер подозревает, что уже тогда была некая очень слабая форма магнетизма, созданная случайно, ещё до рождения первых звёзд. Эти слабые поля позднее усилились и растянулись под действием первых звёздных ветров и взрывающихся светил.

Фото Ahmed Mater.

По современным представлениям, сразу после Большого взрыва Вселенная представляла собой жутко горячее облако электрически заряженных протонов, электронов, ядер гелия и лития. Каждый из них мог генерировать магнитные поля в любом направлении, но эти поля полностью отменяли друг друга, и в космосе царил однородный газ.

«Магнетизм везде, где есть поток заряженных частиц: просто поднесите компас к проводу с постоянным током, и вы увидите, как задрожит стрелка, — поясняет Майкл Риордан из Калифорнийского университета в Санта-Крусе (США). — Но если заряженных частиц много и они разлетаются во всех направлениях, как это было в ранней Вселенной до остывания плазмы и образования атомов, средний ток повсюду равен нулю, поэтому в макроскопическом масштабе магнетизма нет».

Дуэт вышеназванных учёных полагает, что магнетизм мог производиться путём естественного вращения атомов и субатомных частиц. А сильным он не стал, поскольку для этого требовались тяжёлые элементы вроде никеля или железа, которые могли синтезироваться только в горниле звёзд. Для ещё более тяжёлых и магнитных элементов нужны сверхновые.

Когда Вселенной было примерно 380 тыс. лет, температура первобытного облака снизилась, образовались области с разной плотностью и давлением, — тогда-то и возникли первые случайные островки магнетизма. По мнению г-н Шликайзера, речь идёт о полях с индукцией 10^–21 Тл. Для сравнения: средний магнитно-резонансный томограф может похвастаться индукцией 3 Тл.

Такой магнетизм не мог повлиять на окружающий газ. Напротив, газ подталкивал слабые магнитные поля.

Когда же образовались звёзды и самые массивные из них принялись в конце жизни взрываться, сжимая окружающую среду и одновременно насыщая её тяжёлыми элементами, комбинация звёздного ветра и взрывов начала расталкивать маленькие магнитные поля, сдавливая их, растягивая и выравнивая в направлении ветра.

В конце концов магнитное поле стало достаточно сильным, чтобы уже самому «шпынять» плазму. А звезды тем временем создавали более тяжёлые элементы, способные производить магнетизм посильнее. Именно этот последний сформировал магнитные поля Земли и подарил нам полярное сияние.

Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters.

Подготовлено по материалам LiveScience.