Ааламдын жаны жөнүндөгү электромагниттик теория

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

"1945-жылы, жергиликтүү убакыт боюнча, Жер планетасында акылдуу приматтардын примитивдүү түрү биринчи термоядролук аппаратты жардырган., мистикалык расалар "Кудайдын денеси" деп аташат.

Көп өтпөй, абалды көзөмөлдөө жана универсалдуу тармактын мындан ары электромагниттик бузулушуна жол бербөө үчүн Жерге акылдуу расалар өкүлдөрүнүн жашыруун күчтөрү жөнөтүлгөн

Тырмакчадагы кириш сөз фантастиканын сюжети сыяктуу көрүнөт, бирок бул илимий макаланы окугандан кийин ушундай тыянак чыгарууга болот. Бүткүл ааламды камтыган бул тармактын болушу көп нерсени түшүндүрө алат - мисалы, НЛО феномени, алардын кармалбастыгы жана көрүнбөгөндүгү, укмуштуудай мүмкүнчүлүктөрү жана андан тышкары, кыйыр түрдө "Кудайдын денесинин" бул теориясы бизге чыныгы тастыктоону берет. өлүмдөн кийинки жашоо.

Биз өнүгүүнүн эң баштапкы этабында турабыз жана чындыгында биз “акылдуу жандыктарбыз” жана биз чыныгы акылдуу расага айланууга күч таба алабызбы, ким билет.

Астрономдор магниттик талаалар космостун басымдуу бөлүгүн сиңирип турганын аныкташкан. Жашыруун магнит талаасынын сызыктары бүт ааламда миллиондогон жарык жылына созулат.

Астрономдор космостун барган сайын алыскы аймактарында магниттик талааларды издөөнүн жаңы жолун ойлоп тапкан сайын, аларды түшүнүксүз түрдө табышат.

Бул күч талаалары Жерди, Күндү жана бардык галактикаларды курчап турган ошол эле объекттер. Жыйырма жыл мурун астрономдор галактикалардын бүтүндөй кластерлерин, анын ичинде бир галактика менен кийинки галактиканын ортосундагы мейкиндикти камтыган магнетизмди аныктай башташты. Көрүнбөгөн талаа сызыктары галактикалар аралык мейкиндикти аралап өтөт.

Өткөн жылы астрономдор акыры космостун бир топ ичке аймагын - галактика кластерлеринин ортосундагы мейкиндикти изилдөөгө жетишти. Ал жерде алар эң чоң магнит талаасын ачышты: 10 миллион жарык жылы магниттелген мейкиндик, космостук тордун бул «жипинин» бүт узундугун камтыган. Экинчи магниттелген жип дагы ушул эле ыкмалар менен космостун башка жерлеринде көрүлгөн. Италиянын Кальяри шаарындагы Улуттук астрофизика институтунун кызматкери Федерика Говони: «Биз айсбергдин учун гана карап жатабыз», - деди биринчи аныктоону жүргүзгөн.

Суроо туулат: бул зор магниттик талаалар кайдан пайда болгон?

Болонья университетинин астрофизиги Франко Вазза, космостук магниттик талааларды заманбап компьютердик симуляциялоо менен алектенген: "Бул жеке галактикалардын активдүүлүгүнө же айрым жарылууларга же, мен билбейм, суперновалардан келген шамалдарга байланыштуу болушу мүмкүн эмес" деди. бул."

Мүмкүнчүлүктөрдүн бири - космостук магнетизм биринчилик болуп саналат, ал ааламдын жаралышына чейинки бардык жолду карайт. Бул учурда, алсыз магнетизм бардык жерде болушу керек, ал тургай космостук тордун "боштуктарында" - Ааламдын эң караңгы, эң бош аймактарында. Бардык жерде болгон магнетизм галактикаларда жана кластерлерде гүлдөп турган күчтүү талааларды сепмек.

Алгачкы магнетизм Хаббл стресси деп аталган дагы бир космологиялык табышмакты чечүүгө жардам бериши мүмкүн – бул космологиядагы эң ысык тема.

Хаббл чыңалуусунун негизинде жаткан маселе, аалам анын белгилүү компоненттеринен күтүлгөндөн кыйла тез кеңейип жатканында. Апрель айында онлайн жарыяланган жана Physical Review Letters менен бирге каралып чыккан макалада космологдор Карстен Джедамзик жана Левон Погосян ааламдын алгачкы алсыз магниттик талаалары бүгүнкү күндө байкалган космостук кеңейүүнүн тез ылдамдыгына алып келет деп ырасташат.

Примитивдик магнетизм Хабблдын чыңалуусун жеңилдеткендиктен, Джедамзик менен Погосяндын макаласы дароо көңүл бурду. "Бул сонун макала жана идея", - деди Хаббл чыңалуусунун башка чечимдерин сунуш кылган Джонс Хопкинс университетинин теориялык космологу Марк Камионковский.

Каменковский жана башкалар алгачкы магнетизм башка космологиялык эсептерди чаташтырбоо үчүн дагы көп сыноолор керек деп айтышат. Жана бул идея кагаз бетинде иштеген күндө да, изилдөөчүлөр ааламды калыптандырган жок агент экенине ынануу үчүн алгачкы магнетизмге ынанымдуу далилдерди табышы керек.

Бирок, Хабблдын чыңалуусу жөнүндө сөз болуп жаткан ушунча жыл ичинде, балким, буга чейин эч ким магнетизмди эске албаганы таң калыштуу. Канададагы Саймон Фрейзер университетинин профессору Погосяндын айтымында, көпчүлүк космологдор магнетизм жөнүндө дээрлик ойлонушпайт. "Бул чоң сырлардын бири экенин баары билет" деди ал. Бирок ондогон жылдар бою магнетизм чындап эле бардык жерде бар-жогун, демек, космостун негизги компоненти экендигин аныктоонун эч кандай жолу болгон эмес, ошондуктан космологдор негизинен көңүл бурбай калышты.

Ошол эле учурда астрофизиктер маалымат чогултууну улантышты. Далилдердин салмагы алардын көбүн магнетизм чындап эле бардык жерде бар деп шектенүүгө мажбур кылды.

Ааламдын магниттик жаны

1600-жылы англиялык окумуштуу Уильям Гилберт минералдык кендерди - адамдар миңдеген жылдар бою компастарда жараткан табигый магниттелген тектерди изилдеп жатып, алардын магниттик күчү "жанды туурайт" деген жыйынтыкка келген. "Ал Жердин өзүн туура деп эсептеген." "жана магниттик мамылар" Жердин уюлдарын карайт.

Магниттик талаалар электр заряды агып жатканда пайда болот. Жердин талаасы, мисалы, анын ички "динамосунан" - өзөгүндө кайнап жаткан суюк темирдин агымынан келип чыгат. Муздаткыч магниттеринин жана магниттик мамычалардын талаалары аларды түзүүчү атомдордун айланасында айланган электрондордон келип чыгат.

Бирок кыймылда турган заряддуу бөлүкчөлөрдөн “тукум” магнит талаасы пайда болоору менен алсызыраак талаалар кошулса, ал чоңоюп жана күчөйт. Магнитизм “бир аз тирүү организмге окшош” дейт теориялык астрофизик Торстен Энслин. Германиянын Гарчинг шаарындагы Макс Планк астрофизика институтунда - анткени магниттик талаалар энергиянын ар бир эркин булагына тийип, алар кармап, андан өсүп чыгат. Алар өздөрүнүн катышуусу менен башка аймактарга жайыла жана таасир этиши мүмкүн, алар дагы өсөт.

Женева университетинин теориялык космологу Рут Дюрер магнетизм ааламдын масштабдуу түзүлүшүн түзө ала турган тартылуу күчүнөн башка жападан жалгыз күч экенин түшүндүрдү, анткени бир гана магнетизм жана тартылуу күчү чоң аралыктарга “сага жете алат”. Ал эми электр энергиясы жергиликтүү жана кыска мөөнөттүү, анткени ар бир аймактагы оң жана терс заряддар бүтүндөй нейтралдаштырылган. Бирок сиз магниттик талааларды жокко чыгара албайсыз; алар бүктөлүүгө жана аман калууга жакын.

Бирок, бардык күч-кубатына карабастан, бул күч талаалары төмөн профилдерге ээ. Алар материалдык эмес жана башка нерселерге аракет кылганда гана кабыл алынат.«Магниттик талааны жөн эле сүрөткө тарта албайсың; ал мындай иштебейт , - деди магниттелген жиптердин жакында ачылышына катышкан Лейден университетинин астроному Рейну Ван Верен.

Өткөн жылы бир макалада Ван Верен жана 28 авторлош Abell 399 жана Abell 401 галактикасынын кластерлеринин ортосундагы жипте магнит талаасы бар экенин, ал талаа жогорку ылдамдыктагы электрондорду жана ал аркылуу өткөн башка заряддуу бөлүкчөлөрдү кантип багыттоосу боюнча гипотеза жасашкан. Алардын траекториялары талаада бурулуп жатканда, бул заряддуу бөлүкчөлөр алсыз "синхротрондук нурланууну" чыгарышат.

Синхротрон сигналы төмөнкү радио жыштыктарда эң күчтүү, бул аны LOFAR менен аныктоого даяр, Европа боюнча чачырап кеткен 20 000 төмөнкү жыштык радио антенналарынын массивинен.

Команда чындыгында 2014-жылы бир сегиз сааттын ичинде жиптен маалыматтарды чогулткан, бирок радиоастрономия коомчулугу LOFARдын өлчөөлөрүн калибрлөөнүн жолун кантип жакшыртууну түшүнүүгө көп жылдар сарптагандыктан, маалыматтар токтоп турган. Жердин атмосферасы ал аркылуу өткөн радиотолкундарды сындырат, ошондуктан LOFAR космосту бассейндин түбүнөн көргөндөй көрөт. Окумуштуулар маселени асмандагы "маяктардын" - так белгилүү жайгашкан жерлери бар радио эмитенттердин термелүүсүнө байкоо жүргүзүү жана бардык маалыматтарды бөгөттөн чыгаруу үчүн термелүүлөрдү оңдоо менен чечишти. Алар жиптин маалыматтарына тазалоо алгоритмин колдонгондо, алар дароо синхротрон нурлануусун көрүштү.

Жип эки четинен бири-бирин көздөй жылып келе жаткан галактикалардын кластерлеринин жанында эле эмес, бардык жерде магниттелген көрүнөт. Окумуштуулар учурда талдап жаткан 50 сааттык маалымат топтому көбүрөөк деталдарды ачып берет деп үмүттөнүшөт. Жакында кошумча байкоолор экинчи жиптин бүткүл узундугу боюнча таралган магнит талаасын табышкан. Окумуштуулар бул эмгекти жакын арада басып чыгарууну пландаштырууда.

Жок дегенде бул эки тилкеде эбегейсиз чоң магнит талаасынын болушу маанилүү жаңы маалыматтарды берет. "Бул абдан көп активдүүлүктү жаратты, - деди Ван Верен, - анткени биз азыр магниттик талаалар салыштырмалуу күчтүү экенин билебиз."

Боштук аркылуу жарык

Бул магниттик талаалар наристе ааламында пайда болгон болсо, анда суроо туулат: кантип? Аризона мамлекеттик университетинин кызматкери Танмай Вачаспати: "Адамдар бул маселе жөнүндө көптөн бери ойлонуп келишкен".

1991-жылы Вачаспати магниттик талаалар электромагниттик жана алсыз өзөктүк күчтөр айырмаланып турган Чоң жарылуудан кийинки секунданын бир бөлүгүндө электр алсыз фазага өтүү учурунда пайда болушу мүмкүн деп болжолдогон. Башкалары магнетизм протондор пайда болгондон кийин микросекунддан кийин пайда болгонун айтышкан. Же андан көп өтпөй: маркум астрофизик Тед Харрисон 1973-жылы магнитогенездин эң алгачкы алгачкы теориясында протондор менен электрондордун турбуленттүү плазмасы биринчи магнит талаасынын пайда болушуна себеп болушу мүмкүн деп ырастаган. Ал эми башкалары бул космостук мейкиндиктин магниттелишине ушуга чейин эле, космостук инфляция учурунда - мейкиндиктин жарылуучу кеңейиши, ал Биг Бенгди ишке киргизген деп божомолдошот. Ошондой эле бул структуралар миллиард жылдан кийин чоңоймоюнча болбой калышы мүмкүн.

Магнитогенездин теорияларын сынап көрүүнүн жолу - галактика аралык мейкиндиктин эң таза аймактарында, мисалы, жиптердин тынч бөлүктөрү жана андан да бош боштуктардагы магнит талаасынын түзүлүшүн изилдөө. Кээ бир деталдар - мисалы, талаа сызыктары жылмакайбы, спиральбы, же «бардык багытта ийри, жип же башка нерсе сыяктуу» (Вачаспати боюнча) жана сүрөт кандайча ар кайсы жерде жана ар кандай масштабда өзгөрөт - теория жана моделдөө менен салыштырууга боло турган бай маалымат алып жүрүшөт. Мисалы, магниттик талаалар Вачаспати сунуш кылгандай, электроалсыз фазалык өтүү учурунда түзүлгөн болсо, анда пайда болгон күч сызыктары спираль болушу керек, "штопор сыяктуу" деди ал.

Баса турган нерсеси жок күч талааларын аныктоо кыйын.

Англис окумуштуусу Майкл Фарадей 1845-жылы пайда болгон ыкмалардын бири магнит талаасын ал аркылуу өткөн жарыктын поляризациясынын багытын айландыруу жолу менен аныктайт. «Фарадей айлануусунун» көлөмү магнит талаасынын күчү менен жарыктын жыштыгына көз каранды. Ошентип, ар кандай жыштыктарда поляризацияны өлчөө менен, көрүү сызыгы боюнча магнетизмдин күчүн чыгара аласыз. "Эгер сиз муну ар кайсы жерден жасасаңыз, 3D картаны түзө аласыз" деди Энслин.

Изилдөөчүлөр LOFAR менен Фарадейдин айлануусун болжолдуу өлчөөлөрдү жүргүзө башташты, бирок телескоп өтө алсыз сигналды тандоодо кыйынчылык жаратууда. Валентина Вакка, астроном жана Улуттук астрофизика институтунда Говони кесиптеши, бир нече жыл мурун бош мейкиндиктердин көптөгөн өлчөмдөрүн кошуу менен Фарадей айланышынын жакшы сигналдарын статистикалык иштетүү үчүн алгоритм иштеп чыккан. "Негизинен, бул боштуктар үчүн колдонулушу мүмкүн" деди Вакка.

Бирок Фарадейдин ыкмасы 2027-жылы "квадрат километр массив" деп аталган эларалык ири долбоор жаңы муундагы радиотелескоп ишке киргенде ишке ашат. "SKA фантастикалык Фарадей тармагын түзүшү керек" деди Энслин.

Азырынча боштуктардагы магнетизмдин бирден-бир далили – байкоочулардын боштуктардын артында жайгашкан блазарлар деп аталган объекттерди караган кезде көрө алышпайт.

Блазарлар – бул гамма нурларынын жаркыраган нурлары жана башка энергиялуу жарыктын жана заттын булактары, алар супермассивдүү кара тешиктер менен иштейт. Гамма нурлары мейкиндикте жүргөндө, алар кээде байыркы микротолкундар менен кагылышып, натыйжада электрон жана позитрон пайда болот. Андан кийин бул бөлүкчөлөр ышкырып, аз энергиялуу гамма нурларына айланат.

Бирок, эгер блазардын жарыгы магниттелген боштуктан өтүп кетсе, анда энергиясы аз гамма нурлары жок болуп көрүнөт, - деп 2010-жылы Женева обсерваториясынан Андрей Неронов менен Евгений Вовк айтышкан. Магнит талаасы электрондорду жана позитрондорду көрүү сызыгынан бурат. Алар аз энергиялуу гамма нурларга айланганда, ал гамма нурлар бизге багытталбайт.

Чынында эле, Неронов менен Вовк ылайыктуу жайгашкан блазардан алынган маалыматтарды анализдегенде, алар анын жогорку энергиялуу гамма нурларын көрүшкөн, бирок аз энергиялуу гамма-нур сигналын эмес. "Бул сигналдын жетишсиздиги, бул сигнал" деди Вачаспати.

Сигналдын жоктугу тамеки тартуучу курал болушу күмөн, ал эми жетишпеген гамма нурлары үчүн альтернативалуу түшүндүрмөлөр сунушталды. Бирок кийинки байкоолор Неронов менен Вовктун боштуктар магниттелген деген гипотезасына барган сайын көбүрөөк ишарат кылууда. Бул көпчүлүктүн пикири, - деди Дюрер. Эң ынанымдуусу, 2015-жылы бир команда боштуктардын артына блазарлардын көп өлчөмдөрүн кошуп, блейзерлердин айланасында энергиясы аз гамма нурларынын алсыз галосун шылдыңдоого жетишкен. Эгер бөлүкчөлөр алсыз магниттик талаалар менен чачырап кетсе, натыйжа күтүлгөндөй болот - муздаткыч магнитиндей күчтүү триллиондун миллиондон бир бөлүгүн гана түзөт.

Космологиянын эң чоң сыры

Ааламдын таң калыштуу тез кеңейүү проблемасын - Хаббл стрессин чечүү үчүн баштапкы магнетизмдин бул өлчөмү дал келиши мүмкүн экендиги таң калыштуу.

Погосян Франциядагы Монпелье университетинен Карстен Жедамзиктин жана анын кесиптештеринин жакында компьютердик симуляцияларын көргөндө түшүндү. Изилдөөчүлөр алсыз магниттик талааларды симуляцияланган, плазма менен толтурулган жаш ааламга кошуп, плазмадагы протондор менен электрондор магнит талаасынын сызыктары боюнча учуп, талаа күчүнүн эң начар аймактарында чогулганын аныкташкан. Бул топтолуу эффекти протондор менен электрондордун биригип, суутекти пайда кылуусуна себеп болгон - бул рекомбинация деп аталган алгачкы фазадагы өзгөрүү - алар болушу мүмкүн эмес.

Погосян Жедамзиктин макаласын окуп жатып, бул Хабблдын чыңалуусун жеңилдете аларын түшүндү. Космологдор рекомбинация учурунда бөлүнүп чыккан байыркы жарыкты байкоо менен бүгүн космос канчалык тез кеңейиши керектигин эсептеп жатышат. Жарык алгачкы плазманын айланасында чачыраган үн толкундарынан пайда болгон бүдүрчөлөр менен чекиттелген жаш ааламды ачып берет. Эгерде рекомбинация магниттик талаалардын калыңдоосунун таасиринен улам күтүлгөндөн эртерээк болуп кетсе, анда үн толкундары мынчалык алдыга тарай албайт жана пайда болгон тамчылар азыраак болмок. Бул рекомбинациядан бери биз асманда көргөн тактар изилдөөчүлөр ойлогондон да жакыныраак болушу керек дегенди билдирет. Топтомдордон чыккан жарык бизге жетүү үчүн кыскараак аралыкты басып өтүшү керек болчу, бул жарык тезирээк кеңейүүчү мейкиндикти басып өтүшү керек дегенди билдирет. «Бул кеңейип бараткан жер үстүндө чуркоо аракети сыяктуу; кыска аралыкты басып өтөсүңөр, - деди Погосян.

Натыйжада, кичинекей тамчылар космостук кеңейүүнүн жогорку болжолдуу ылдамдыгын билдирет, бул болжолдуу ылдамдыкты суперновалар жана башка астрономиялык объекттер чындыгында канчалык тез учуп баратканын өлчөөгө бир топ жакындатат.

Погосян: "Мен ойлодум, бул бизге [магниттик талаалардын] чыныгы бар экенин көрсөтүп турат. Ошондуктан мен дароо Карстенге жаздым". Экөө февралда Монпельеде, түрмө жабылардын алдында жолугушкан жана алардын эсептөөлөрү, чынында эле, Хабблдын чыңалуу маселесин чечүү үчүн зарыл болгон негизги магниттин көлөмү да блазардын байкоолоруна жана баштапкы талаалардын болжолдуу өлчөмүнө шайкеш келерин көрсөттү. галактикалардын жана жиптердин кластерлерин камтыган эбегейсиз зор магниттик талааларды өстүрүү үчүн зарыл болгон."Демек, мунун баары кандайдыр бир жол менен биригет, - дейт Погосян, - эгерде бул чын болуп чыкса."