Әлемнің жаны туралы электромагниттік теория

2024 Автор: Seth Attwood | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-16 16:10

«1945 жылы, жергілікті уақыт бойынша, Жер планетасындағы ақылды приматтардың қарабайыр түрі бірінші термоядролық құрылғыны жарып жіберді., оны мистикалық нәсілдер «Құдайдың денесі» деп атайды.

Көп ұзамай жағдайды бақылау және әмбебап желінің одан әрі электромагниттік бұзылуына жол бермеу үшін зиялы нәсілдер өкілдерінің құпия күштері Жерге жіберілді »

Тырнақшадағы кіріспе ғылыми фантастикаға арналған сюжетке ұқсайды, бірақ бұл ғылыми мақаланы оқығаннан кейін дәл осындай қорытынды жасауға болады. Бүкіл Әлемге еніп жатқан бұл желінің болуы көп нәрсені түсіндіре алады - мысалы, НЛО құбылысы, олардың қол жетпес және көрінбейтіндігі, керемет мүмкіндіктер, сонымен қатар жанама түрде бұл «Құдайдың денесі» теориясы бізге бар екенін нақты растайды. өлімнен кейінгі өмір.

Біз дамудың ең бастапқы сатысындамыз және шын мәнінде біз «ақылдыға дейінгі тіршілік иелеріміз» және біз нағыз ақылды нәсіл болу үшін күш таба аламыз ба, кім біледі.

Астрономдар магнит өрістері ғарыштың көп бөлігіне енетінін анықтады. Жасырын магнит өрісінің сызықтары бүкіл ғаламда миллиондаған жарық жылына созылады.

Астрономдар ғарыштың барған сайын алыс аймақтарында магнит өрістерін іздеудің жаңа әдісін ойлап тапқан сайын, олар оларды түсініксіз түрде табады.

Бұл күш өрістері Жерді, Күнді және барлық галактикаларды қоршап тұрған бірдей нысандар. Жиырма жыл бұрын астрономдар бір галактика мен келесі галактика арасындағы кеңістікті қоса алғанда, бүкіл галактика кластерлеріне енетін магнетизмді анықтай бастады. Көрінбейтін өріс сызықтары галактика аралық кеңістікте өтеді.

Өткен жылы астрономдар ақыры ғарыштың әлдеқайда жұқа аймағын - галактика кластерлері арасындағы кеңістікті зерттей алды. Онда олар ең үлкен магнит өрісін тапты: ғарыштық тордың осы «жіпінің» бүкіл ұзындығын қамтитын 10 миллион жарық жылы магниттелген кеңістік. Екінші магниттелген жіп дәл осындай әдістерді қолдана отырып, ғарыштың басқа жерінде байқалды. «Біз жай ғана айсбергтің ұшына қарап жатырмыз», - деді бірінші анықтауды жүргізген Италияның Кальяри қаласындағы Ұлттық астрофизика институтының қызметкері Федерика Говони.

Сұрақ туындайды: бұл үлкен магнит өрістері қайдан пайда болды?

«Бұл жеке галактикалардың белсенділігіне немесе жеке жарылыстарға немесе, мен білмеймін, суперновалар желіне байланысты болуы мүмкін емес», - деді Франко Вазза, Болон университетінің астрофизигі, ғарыштық магниттік өрістерді заманауи компьютерлік модельдеумен айналысатын. бұл».

Мүмкіндіктердің бірі - ғарыштық магнетизмнің негізгі болып табылады, ол Әлемнің туылуына дейін барады. Бұл жағдайда әлсіз магнетизм барлық жерде, тіпті ғарыштық тордың «қуыстарында» - Әлемнің ең қараңғы, ең бос аймақтарында болуы керек. Барлық жерде магнитизм галактикалар мен кластерлерде гүлденген күшті өрістерді себеді.

Бастапқы магнетизм Хаббл стрессі деп аталатын тағы бір космологиялық басқатырғышты шешуге көмектесуі мүмкін - бұл космологиядағы ең ыстық тақырып.

Хаббл шиеленісінің негізінде жатқан мәселе мынада: ғалам оның белгілі құрамдас бөліктерінен күткеннен айтарлықтай жылдам кеңейіп жатқан сияқты. Сәуір айында интернетте жарияланған және Физикалық шолу хаттарымен бірге қарастырылған мақалада космологтар Карстен Джедамзик пен Левон Погосян ерте ғаламдағы әлсіз магнит өрістері бүгінгі күні байқалатын ғарыш кеңеюінің жылдам қарқынына әкеледі деп сендіреді.

Қарапайым магнетизм Хабблдың кернеуін жеңілдететіні сонша, Джедамзик пен Погосянның мақаласы бірден назар аударды. «Бұл тамаша мақала және идея», - деді Марк Камионковский, Джонс Хопкинс университетінің теориялық космологы, Хаббл шиеленісі үшін басқа шешімдерді ұсынған.

Каменковский және басқалар ерте магнетизм басқа космологиялық есептеулерді шатастырмау үшін көбірек сынақтар қажет дейді. Бұл идея қағаз жүзінде жұмыс істесе де, зерттеушілер ғаламды қалыптастырған жоқ агент екеніне сенімді болу үшін бастапқы магнетизмге бұлтартпас дәлелдер табуы керек.

Дегенмен, Хаббл шиеленісі туралы осы жылдар ішінде магнитизмді бұрын ешкім қарастырмағаны таңқаларлық. Канададағы Саймон Фрейзер университетінің профессоры Погосянның айтуынша, көптеген космологтар магнетизм туралы ойламайды. «Бұл үлкен жұмбақтардың бірі екенін бәрі біледі», - деді ол. Бірақ ондаған жылдар бойы магнетизм шынымен барлық жерде бар ма, сондықтан ғарыштың негізгі құрамдас бөлігі екенін анықтаудың ешқандай жолы болмады, сондықтан космологтар негізінен назар аударуды тоқтатты.

Осы уақытта астрофизиктер деректер жинауды жалғастырды. Дәлелдердің салмағы олардың көпшілігінде магнетизм шынымен де барлық жерде бар деп күдіктенеді.

Ғаламның магниттік жаны

1600 жылы ағылшын ғалымы Уильям Гилберт минералды кен орындарын зерттей отырып - адамдар мыңдаған жылдар бойы компастарда жасаған табиғи магниттелген тау жыныстары - олардың магниттік күші «жанға еліктейді» деген қорытындыға келді. «Ол Жердің өзін дұрыс деп есептеді. «және магниттік тіректер» Жердің полюстеріне қарайды».

Магниттік өрістер электр заряды ағып жатқан кез келген уақытта пайда болады. Жердің өрісі, мысалы, оның ішкі «динамосынан» - өзегінде қайнап жатқан сұйық темір ағынынан келеді. Тоңазытқыш магниттері мен магниттік бағандардың өрістері олардың құрамдас атомдарын айналып өтетін электрондардан келеді.

Дегенмен, қозғалыстағы зарядталған бөлшектерден «тұқым» магнит өрісі пайда болған кезде, онымен әлсіз өрістер қосылса, ол ұлғаюы және күшейе түсуі мүмкін. Магнитизм «тірі организмге ұқсайды», - дейді теориялық астрофизик Торстен Энслин. Гарчингтегі Макс Планк астрофизика институтында (Германия) - өйткені магнит өрістері ұстай алатын және одан өсетін кез келген бос энергия көзіне енеді. Олар өздерінің қатысуы арқылы басқа аймақтарға тарай және әсер ете алады, олар да өседі ».

Женева университетінің теориялық космологы Рут Дюрер магнетизм ғарыштың ауқымды құрылымын қалыптастыратын ауырлықтан басқа жалғыз күш екенін түсіндірді, өйткені тек магнетизм мен гравитация үлкен қашықтыққа «сізге жетеді». Электр энергиясы, керісінше, жергілікті және қысқа мерзімді болып табылады, өйткені кез келген аймақтағы оң және теріс зарядтар тұтастай бейтараптандырылады. Бірақ магнит өрістерін жою мүмкін емес; олар бүктеуге және аман қалуға бейім.

Дегенмен, олардың барлық күштеріне қарамастан, бұл күш өрістері төмен профильдерге ие. Олар материалдық емес және олар басқа заттарға әрекет еткенде ғана қабылданады.«Сіз тек магнит өрісін суретке түсіре алмайсыз; ол осылай жұмыс істемейді », - деді жақында магниттелген жіптерді ашуға қатысқан Лейден университетінің астрономы Рейну Ван Верен.

Былтырғы мақалада Ван Верен және 28 бірлескен авторлар Abell 399 және Abell 401 галактика кластерлері арасындағы өрістің жоғары жылдамдықты электрондарды және одан өтетін басқа зарядталған бөлшектерді қалай бағыттайтыны арқылы талшықтағы магнит өрісі туралы болжам жасады. Олардың траекториялары өрісте бұралған кезде, бұл зарядталған бөлшектер әлсіз «синхротрондық сәулеленуді» шығарады.

Синхротрон сигналы төмен радиожиіліктерде ең күшті болып табылады, бұл оны Еуропа бойынша шашыраңқы 20 000 төмен жиілікті радиоантенналардың массиві LOFAR көмегімен анықтауға дайын етеді.

Команда шын мәнінде 2014 жылы бір сегіз сағаттық бөліктен астам жіптен деректерді жинады, бірақ радиоастрономия қауымдастығы LOFAR өлшемдерін калибрлеуді қалай жақсартуға болатынын анықтауға жылдар жұмсағандықтан, деректер күтуде қалды. Жер атмосферасы ол арқылы өтетін радиотолқындарды сындырады, сондықтан LOFAR ғарышты жүзу бассейнінің түбінен шыққандай көреді. Зерттеушілер бұл мәселені аспандағы «маяктардың» - дәл белгілі орындары бар радиосәулеттердің ауытқуын қадағалау және барлық деректерді бұғаттаудан босату үшін ауытқуларды түзету арқылы шешті. Олар жіптер деректеріне тазарту алгоритмін қолданғанда, олар бірден синхротрондық сәулеленудің жарқылын көрді.

Жіп екі шетінен бір-біріне қарай жылжитын галактика кластерлерінің жанында ғана емес, барлық жерде магниттелген болып көрінеді. Зерттеушілер қазір талдап жатқан 50 сағаттық деректер жиынтығы толығырақ мәліметтерді ашады деп үміттенеді. Жақында қосымша бақылаулар екінші жіптің бүкіл ұзындығы бойынша таралатын магнит өрістерін тапты. Зерттеушілер бұл жұмысты жақын арада басып шығаруды жоспарлап отыр.

Кем дегенде осы екі тізбекте орасан зор магнит өрістерінің болуы маңызды жаңа ақпаратты береді. «Бұл айтарлықтай белсенділікті тудырды, - деді Ван Верен, - өйткені біз қазір магнит өрістерінің салыстырмалы түрде күшті екенін білеміз».

Бос кеңістік арқылы жарық

Егер бұл магнит өрістері нәресте әлемінде пайда болса, сұрақ туындайды: қалай? Аризона мемлекеттік университетінің қызметкері Танмай Вачаспати: «Адамдар бұл мәселе туралы ұзақ уақыт бойы ойланып жүр», - деді.

1991 жылы Вачаспати магниттік өрістер электромагниттік және әлсіз ядролық күштер ерекшеленетін Үлкен жарылыстан кейінгі секундтың бір бөлігінен кейінгі электроәлсіз фазалық ауысу кезінде пайда болуы мүмкін деп болжады. Басқалары магнетизм протондар пайда болған кезде микросекундтардан кейін пайда болды деп болжайды. Немесе одан кейін көп ұзамай: марқұм астрофизик Тед Харрисон 1973 жылы магнитогенездің ең алғашқы алғашқы теориясында протондар мен электрондардың турбулентті плазмасы алғашқы магнит өрістерінің пайда болуына себеп болуы мүмкін деп дәлелдеді. Басқалары бұл ғарыш кеңістігінің магниттенгеніне дейін ғарыштық инфляция кезінде - мыс кеңеюі - Үлкен жарылыстың өзін іске қосты деп болжайды. Сондай-ақ, бұл құрылымдар миллиард жылдан кейін өскенше орын алмаған болуы мүмкін.

Магнитогенез теорияларын сынау жолы галактикааралық кеңістіктің ең таза аймақтарындағы магнит өрістерінің құрылымын зерттеу болып табылады, мысалы, жіптердің тыныш бөліктері және одан да көп бос қуыстар. Кейбір мәліметтер - мысалы, өріс сызықтары тегіс, спираль немесе «барлық бағытта иілген, мысалы, жіп немесе басқа нәрсе сияқты» (Вачаспати бойынша) және суреттің әртүрлі жерлерде және әртүрлі масштабта қалай өзгеретіні - теориямен және модельдеумен салыстыруға болатын бай ақпаратты алып жүру. Мысалы, Вачаспати ұсынғандай, магниттік өрістер электроәлсіз фазалық ауысу кезінде жасалса, нәтижесінде пайда болатын күш сызықтары «штопор сияқты» спираль болуы керек», - деді ол.

Бір қызығы, басатын ештеңесі жоқ күш өрістерін анықтау қиын.

Ағылшын ғалымы Майкл Фарадей 1845 жылы бастаған бір әдіс магнит өрісін оның арқылы өтетін жарықтың поляризация бағытын айналдыру арқылы анықтайды. «Фарадей айналуының» мөлшері магнит өрісінің күші мен жарық жиілігіне байланысты. Осылайша, әртүрлі жиіліктердегі поляризацияны өлшеу арқылы сіз көру сызығының бойындағы магнетизмнің күші туралы қорытынды жасай аласыз. «Егер сіз мұны әртүрлі жерлерден жасасаңыз, 3D картасын жасай аласыз», - деді Энслин.

Зерттеушілер LOFAR көмегімен Фарадей айналуының өрескел өлшемдерін жасай бастады, бірақ телескоп өте әлсіз сигналды таңдай алмайды. Валентина Вакка, астроном және Говонидің Ұлттық астрофизика институтындағы әріптесі бірнеше жыл бұрын бос кеңістіктердің көптеген өлшемдерін қосу арқылы жұқа Фарадей айналу сигналдарын статистикалық өңдеу үшін алгоритм әзірледі. «Негізінен, бұл бос орындар үшін қолданылуы мүмкін», - деді Вакка.

Бірақ Фарадей әдісі 2027 жылы «шаршы километр массиві» деп аталатын алып халықаралық жобаның келесі буын радиотелескопы іске қосылғанда шынымен де күшіне енеді. «SKA фантастикалық Фарадей торын құруы керек», - деді Энслин.

Әзірге, қуыстардағы магнетизмнің жалғыз дәлелі - бақылаушылар қуыстардың артында орналасқан блазарлар деп аталатын заттарды қараған кезде көре алмайды.

Блазарлар - бұл гамма-сәулелердің жарқын сәулелері және басқа да энергиялық жарық пен материя көздері, олар супермассивті қара тесіктерден қуат алады. Гамма-сәулелер кеңістікте тараған кезде олар кейде ежелгі микротолқындармен соқтығысады, нәтижесінде электрон мен позитрон пайда болады. Содан кейін бұл бөлшектер ысқырып, энергиясы аз гамма-сәулелерге айналады.

2010 жылы Женева обсерваториясының қызметкері Андрей Неронов пен Евгений Вовк дәлелдегендей, егер блазардың жарығы магниттелген бос жерден өтсе, онда энергиясы төмен гамма-сәулелері жоқ болып көрінеді. Магнит өрісі электрондар мен позитрондарды көру сызығынан бұрады. Олар энергиясы төмен гамма-сәулелерге ыдырағанда, бұл гамма сәулелер бізге бағытталмайды.

Шынында да, Неронов пен Вовк лайықты орналасқан блазардан алынған деректерді талдаған кезде, олар төмен энергиялы гамма-сәуле сигналын емес, оның жоғары энергиялы гамма-сәулелерін көрді. «Бұл сигналдың болмауы, бұл сигнал», - деді Вачаспати.

Сигналдың болмауы темекі шегу қаруы болуы екіталай және жетіспейтін гамма-сәулелерге балама түсініктемелер ұсынылды. Дегенмен, кейінгі бақылаулар Неронов пен Вовктың бос жерлер магниттелген деген гипотезасына көбірек назар аударады. «Бұл көпшіліктің пікірі, - деді Дюрер. Ең сенімдісі, 2015 жылы бір команда блейзерлердің көптеген өлшемдерін бос орындардың артына орналастырды және блейзерлердің айналасындағы төмен энергиялы гамма-сәулелердің әлсіз ореолын мазақтай алды. Бұл әсер, егер бөлшектер әлсіз магниттік өрістермен шашыраңқы болса, дәл солай күтуге болады - бұл тоңазытқыш магниті сияқты күшті триллионның миллионнан бір бөлігін ғана өлшейді.

Космологияның ең үлкен құпиясы

Ғаламның таңғаларлық жылдам кеңеюі мәселесін шешу үшін Хаббл кернеуін шешу үшін бастапқы магнетизмнің бұл мөлшері дәл болуы мүмкін екендігі таң қалдырады.

Погосян Франциядағы Монпелье университетінен келген Карстен Джедамзик пен оның әріптестерінің жақында компьютерлік модельдеулерін көргенде түсінді. Зерттеушілер плазмамен толтырылған жас ғаламға әлсіз магнит өрістерін қосты және плазмадағы протондар мен электрондардың магнит өрісі сызықтары бойымен ұшып, ең әлсіз өріс күші аймақтарында жинақталғанын анықтады. Бұл жинақтау эффектісі протондар мен электрондардың сутегін қалыптастыру үшін қосылуына себеп болды - рекомбинация деп аталатын ерте фазалық өзгеріс - олар басқаша болуы мүмкін емес.

Погосян Джедамзиктің мақаласын оқи отырып, бұл Хабблдың шиеленісін жеңілдететінін түсінді. Космологтар рекомбинация кезінде шығарылатын ежелгі жарықты бақылай отырып, бүгінгі күні ғарыш қаншалықты жылдам кеңейетінін есептеп жатыр. Жарық алғашқы плазмада шашыраңқы дыбыс толқындарынан пайда болған дақтары бар жас ғаламды көрсетеді. Егер рекомбинация магнит өрістерінің қалыңдауы әсерінен күтілгеннен ертерек болса, онда дыбыс толқындары соншалықты алға қарай тарай алмас еді, нәтижесінде пайда болатын тамшылар кішірек болар еді. Бұл рекомбинациядан бері аспанда көретін дақтар зерттеушілер болжағаннан гөрі бізге жақынырақ болуы керек дегенді білдіреді. Топырақтардан шыққан жарық бізге жету үшін қысқарақ қашықтықты жүріп өтуі керек болды, яғни жарық тезірек кеңейетін кеңістікте өтуі керек болды. «Бұл кеңейіп жатқан бетке жүгіруге тырысу сияқты; қысқарақ қашықтықты өтесіз, - деді Погосян.

Нәтижесінде кішірек тамшылар ғарыш кеңеюінің жоғары болжалды жылдамдығын білдіреді, бұл болжалды жылдамдықты суперновалар мен басқа астрономиялық нысандардың шын мәнінде қаншалықты жылдам ұшып бара жатқанын өлшеуге әлдеқайда жақындатады.

«Мен ойладым, уау, - деді Погосян, - бұл бізге [магниттік өрістердің] нақты бар екенін көрсетуі мүмкін. Сондықтан мен бірден Карстенге жаздым». Екеуі ақпан айында, түрме жабылар алдында, Монпельеде кездесті және олардың есептеулері көрсеткендей, Хаббл кернеу мәселесін шешу үшін қажет бастапқы магнетизм мөлшері де блазардың бақылауларына және бастапқы өрістердің болжамды өлшеміне сәйкес келеді. галактикалар мен жіптердің шоғырларын қамтитын үлкен магниттік өрістерді өсіру үшін қажет.«Осылайша, мұның бәрі қалай болса да бір-біріне жақындайды, - деді Погосян, - егер бұл шындық болып шықса.