میدان های مغناطیسی کیهان از کجا آمده اند؟

میدان های مغناطیسی در همه جای کیهان وجود دارد. اما آنها از کجا می آیند؟

میدان های مغناطیسی در همه جای کیهان وجود دارد. البته میدان مغناطیسی زمین وجود دارد که تشعشعات خطرناک کیهانی را منحرف می کند، قطب نماهای ما را تکان می دهد و دسته های پرندگان مهاجر را هدایت می کند. اما سیارات و ستارگان دیگر نیز میدان مغناطیسی دارند و میدان مغناطیسی مشتری و خورشید از زمین قدرتمندتر است.

حتی کل کهکشان راه شیری میدان مغناطیسی خاص خود را دارد. این حدود یک میلیون بار ضعیف‌تر از زمین است، اما در عرض ده‌ها هزار سال نوری امتداد دارد و کل کهکشان را در بر می‌گیرد. ستاره شناسان حتی میدان های مغناطیسی بزرگ تری را می شناسند که برخی از آنها کل خوشه های کهکشانی را که می توانند به وسعت چند میلیون سال نوری برسند، پر می کنند.

پس این میدان های مغناطیسی غول پیکر از کجا می آیند؟ با وجود اینکه نسبتا ضعیف هستند، اما بسیار بزرگ هستند. بنابراین هر آنچه که آنها را ایجاد کرده است باید از منابع پر انرژی و در مقیاس بزرگ به دست آمده باشد. در طول دهه‌ها، اخترشناسان مکانیسم‌هایی را پیشنهاد کرده‌اند، که بیشتر آنها به یک فرآیند دینامی تکیه می‌کنند که مزارع ضعیف «بذر» را می‌گیرد و آن‌ها را به ارزش‌های امروزی خود تقویت می‌کند.

ممکن است دوست داشته باشید

• میدان‌های مغناطیسی اسب‌های کار گمنام اخترفیزیک هستند.
• چین و چروک های باقی مانده از انفجار بزرگ ممکن است جهان را مغناطیسی کرده باشند.

اما این فقط تیرک دروازه را جلوتر می برد. مزارع ضعیف بذر در وهله اول از کجا می آیند؟

در مقاله‌ای که در مهر به مجله Astrophysical ارسال شد، محققان راه‌حل جدیدی را پیشنهاد کردند. سناریوی آنها در سپیده دم کیهانی آغاز می شود، زمانی که جهان تنها چند صد میلیون سال سن داشت و اولین ستاره ها و کهکشان ها شروع به درخشش کردند. پس از مرگ اولین ستارگان، آن‌ها قطعاتی از عناصر سنگین‌تر را پشت سر گذاشتند که یکدیگر را در فضای بین ستاره‌ای پیدا کردند تا به اولین دانه‌های غبار تبدیل شوند.

این دانه‌های غبار عموماً از طریق بمباران با تشعشع و اصطکاک با یکدیگر بار الکتریکی داشتند. هنگامی که نسل دوم ستارگان روشن شد، نور شدید آنها از تمام گاز و غبار اطراف آنها تابید. اگر این ستارگان به اندازه کافی قدرتمند بودند، تشعشعات آنها می توانست به معنای واقعی کلمه به دانه های غبار فشار بیاورد و باعث شود آنها از طریق بقیه گاز حرکت کنند. این دانه های گرد و غبار متحرک و باردار الکتریکی، جریان الکتریکی ضعیف اما گسترده ای مانند سیم مسی به وسعت ۱۰۰۰ سال نوری ایجاد می کنند.

از آنجایی که فیلتر تابش از طریق گاز بین ستاره‌ای کاملاً یکنواخت نیست، دانه‌های گرد و غبار متحرک در برخی نقاط جمع می‌شوند و در برخی دیگر پراکنده می‌شوند. این باعث ایجاد تفاوت در مقدار جریان الکتریکی از مکانی به مکان دیگر می شود که از طریق قوانین الکترومغناطیس، به طور طبیعی باعث ایجاد یک میدان مغناطیسی می شود.

در مطالعه جدید، محققان دریافتند که این میدان مغناطیسی فوق‌العاده ضعیف است – تقریباً یک میلیاردم قدرت میدان مغناطیسی زمین است. اما به اندازه کافی بزرگ است که سایر فرآیندهای اخترفیزیکی، مانند اختلاط و تقویت دینام، بتوانند به آن میدان بذری بچسبند و میدان های مغناطیسی را که امروز می بینیم ایجاد کنند.

با این حال، این تنها یک فرضیه است. محققان کار خود را با دستورالعملی برای گنجاندن این مکانیسم در شبیه‌سازی تکامل کهکشان‌ها و میدان‌های مغناطیسی آنها به پایان رساندند. این یک گام مهم در مقایسه میدان‌های مغناطیسی کامل پیش‌بینی‌شده توسط این نظریه با میدان‌هایی است که در جهان واقعی می‌بینیم. ما نمی‌توانیم ساعت را به عقب برگردانیم تا ببینیم میدان‌های مغناطیسی کیهان مدت‌ها پیش چگونه بوده‌اند، اما می‌توانیم از ایده‌هایی مانند این برای تلاش برای بازسازی گذشته استفاده کنیم.