Новости химической науки > Магнетизм без магнитов

В наше время магниты стали практически обыденными вещами, без которых мы с трудом представляем свою жизнь, однако в молодой Вселенной не существовало химических элементов, проявляющих магнитную активность.

Особенности возникновения магнитных сил на заре существования нашей Вселенной изучались профессором Райнхардом Шликайзером (Reinhard Schlickeiser) из Рурского Университета в Бохуме. Исследователь описывает новый механизм намагничивания Вселенной, который мог реализовываться даже до появления первых звезд.

Физик-теоретик описывает новый механизм намагничивания Вселенной, который мог реализовываться даже до появления первых звезд. (Фото: © Yuriy Mazur / Fotolia)

До образования первых звезд светящаяся материя Вселенной состояла только из полностью ионизированного газа, содержащего протоны, дейтроны, электроны, а также ядра атомов гелия и лития, образовавшиеся в ходе Большого Горячего Взрыва. Шликайзер подчеркивает, что в соответствии существующей в настоящей время концепцией, более тяжелые металлы, например проявляющее ферромагнетизм железо, могли образоваться только в результате звездного нуклеосинтеза – в недрах звезд.

Таким образом, в молодой Вселенной не было постоянных магнитов, состояние которым описывается первичное газовое состояние Вселенной, не может считаться постоянным – плотность и давление наряду со значениями напряженности магнитного и электрического полей колебались около определенных усредненных значений. В результате таких флуктуаций в определенных точках плазы формировались слабые магнитные поля – так называемые случайные поля. Профессор Шликайзер смог рассчитать, какова была напряженность магнитных полей Aв полностью ионизированной плазме, решив эту задачу для плотности газа и температур, характерных для плазмы молодой Вселенной.

Исследователь получил следующий результат: флуктуации магнитных полей зависели от их пространственных координат, но не зависели от времени, что отличает их, например, от электромагнитных волн (например – световых волн), флуктуация которых зависит от времени. Во всем объеме святящегося газа в молодой Вселенной наблюдалось магнитное поле в 10^–20 Тесла. Для сравнения сила магнитного поля, создающегося сканерами МРТ, составляет 3 Тесла. Таким образом, магнитное поле в молодой Вселенной было очень слабым, но при этом распространялось на весь объем ионизированной плазмы.

Звездные ветры и вспышки первых массивных сверхновых оказались генераторами шоковых волн, которые обеспечили сжатие случайных магнитных полей в определенных областях, в результате чего сила сконденсированных магнитных полей увеличилась. С другой стороны, магнитное поле само влияло на шоковые волны, что, по словам Шликайзера, может объяснить равновесие между магнитными полями и давлению разогретого газа в космических объектов.

Таким образом, расчеты показывают, что полностью ионизированные газы в молодой Вселенной были слегка намагничены, и магнитные поля существовали еще до появления первых звезд. В планах Шликайзера провести расчеты и определить, как слабые магнитные поля влияют на флуктуации температуры фонового космического излучения.

Источник: Physical Review Letters, 2012; 109 (26) DOI: 10.1103/PhysRevLett.109.261101

метки статьи: #физическая химия, #химическая эволюция