Wie sind Magnetfelder im Universum entstanden? Früher glaubte man, dass dies nicht unmittelbar nach dem Urknall geschehen könne - diese Felder erschienen erst mit der Geburt der ersten Sterne. Neue Forschungen amerikanischer und deutscher Wissenschaftler legen jedoch nahe, dass ein schwacher Magnetismus tatsächlich früher aufgetreten sein könnte. Aber wie genau ist das passiert?
Elektromagnetische Felder sind allgegenwärtig: Relativistische Teilchen kosmischer Strahlung fliegen schnell entlang ihnen, die Sonne demonstriert Wissenschaftlern die kontinuierliche Transformation der komplexesten Hierarchie ihrer elektromagnetischen Felder, der Magnetismus der Planeten des Sonnensystems ist vielfältig und Objekte und Felder des fernen Raums überraschen einfach die Vorstellungskraft mit ihren elektromagnetischen Feldern!
Es stellt sich eine vernünftige Frage: Wie sind die Magnetfelder im Universum entstanden, wie haben sie sich in den letzten 13,4 Milliarden Jahren der Existenz des Universums verändert?
Im ersten Moment des Urknalls wurde das Voruniversum fast augenblicklich in Form einer unglaublich erhitzten Gaswolke geboren. Es kühlte ab, dehnte sich im Raum aus und es bildeten sich Primärteilchen, die sich recht schnell zu den einfachsten Atomen verbanden.
Es ist jedoch absolut unmöglich, das Auftreten eines Magnetfelds in diesem System vorherzusagen! Folglich wurde es später geboren. Wie begann und entwickelte sich der Prozess, wodurch alle im modernen Weltbild so stark vertretenen Magnetfelder auftraten?
Die Experten Reinhard Schlickayser vom Institut für Theoretische Physik der Ruhr-Universität in Bochum (Deutschland) und Peter Jun von der University of Maryland (USA) versuchen, das Rätsel zu lösen. Sie stellen eine neue Hypothese auf: Das Magnetfeld wird später als der Urknall aus einer sehr schwachen Form des Magnetismus entstehen. Virtuelle Embryonen dieses Phänomens entstehen zufällig in einer Materiewolke, noch bevor ursprüngliche Sternkörper geboren werden.
Als das Alter des Universums ungefähr 380.000 Jahre betrug, nahm die Temperatur der primitiven Wolke ab, es bildeten sich Regionen mit unterschiedlichen Dichten und Drücken, was zum Auftreten der ersten zufälligen Keimbildungsformen des Magnetismus beitrug. Diese schwachen Felder wurden später verstärkt und den ersten Sternwinden und Plasmaströmen der explodierenden Sterne ausgesetzt.
Einige genaue Definitionen des Autors: Nicht magnetisiertes nichtrelativistisches thermisches Plasma von Elektronen und Protonen emittiert spontan aperiodische turbulente Schwankungen des Magnetfelds. Ein winziger Modul dieser Schwankungen wird durch eine einfache Formel angegeben, die nur drei physikalische Parameter enthält: βe ist die normalisierte Temperatur der thermischen Elektronen. Wir ist die Energiedichte des thermischen Plasmas und g ist der Plasmaparameter.
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Für ein nicht magnetisiertes intergalaktisches Medium wird unmittelbar nach dem Einsetzen der Reionisierung die Feldstärke dieses Mechanismus auf 2 × 10-16 G in Raumhohlräumen (Hohlräumen) und 2 × 10-10 G in Protogalaxien geschätzt. Beide Werte sind zu schwach, um die Plasmadynamik zu beeinflussen. Unter Berücksichtigung der viskosen Dämpfung sinken diese Schätzungen in Raumhohlräumen immer noch auf 2 × 10-21 G und in Protogalaxien auf 2 × 10-12 G.
Dann geschieht ein einfaches Wunder der Entstehung von Magnetfeldern: Die Verschiebung oder Kontraktion des intergalaktischen und protogalaktischen Mediums während der ersten Explosionen von Supernovae in den weiten Regionen ihrer Sternmetamorphose verstärkt diese "ausgesäten" Felder!
Sie werden inhomogen und bereits die magnetischen Rückgewinnungskräfte beeinflussen die Gasdynamik, ordnen und nivellieren die Temperatur βe. So entstand aus den embryonalen "Körnern" von Magnetfeldern in einer heißen Plasmawolke geladener Protonen, Elektronen, Helium- und Lithiumkerne, in denen diese Magnetfelder willkürlich ausgerichtet waren, dh in jede Richtung ihre Organisation entstand - ein bereits orientiertes Magnetfeld entstand.
Michael Riordan von der University of California in Santa Cruz (USA) formuliert die Erklärung: „Magnetismus ist überall dort, wo geladene Teilchen fließen. Bringen Sie den Kompass in die Nähe des Gleichstromkabels, und Sie werden sehen, wie sich die Nadel bewegt.
Wenn es jedoch viele geladene Teilchen gibt, die sich in alle Richtungen streuen, wie dies im frühen Universum der Fall war, bevor das Plasma abgekühlt und Atome gebildet wurden, ist der durchschnittliche Strom überall Null, sodass im makroskopischen Maßstab kein Magnetismus auftritt. Um den resultierenden Magnetismus zu verstärken, wurden schwere Elemente wie Nickel oder Eisen benötigt - sie wurden in thermonuklearen Prozessen von Supernova-Explosionen synthetisiert.
Als sich die Sterne bildeten und die massereichsten am Ende ihres Lebens zu explodieren begannen, die Umgebung komprimierten und gleichzeitig mit schweren Elementen sättigten, drückte die Kombination aus Sternwind und Explosionen kleine Magnetfelder auseinander, drückte sie zusammen, streckte sich und richtete sich in Windrichtung aus.
Wissenschaftler beobachten und enträtseln jetzt die verblüffenden Auswirkungen der Transformation von Magnetfeldern im Weltraum: Auf unserem einzigen und nächsten Stern, der Sonne, steuern magnetische Prozesse einen 22-jährigen Zyklus solarer Magnetfelder und liefern einen 11-jährigen Sonnenfleckenzyklus.
Die Magnetfelder der Sonnenkorona halten das heiße Plasma, ihre Umwandlung bewirkt das Ausstoßen von koronaler Materie und Vorsprüngen, und die entstehenden Magnetfelder auf der Sonne stimulieren die stärksten Manifestationen der Aktivität - Sonneneruptionen! Der Sonnenwind, der die Sonne in Form von Plasmaströmen verlässt und den gesamten Raum der Heliosphäre ausfüllt, trägt ein interplanetares Magnetfeld, das von einigen bis zu zehn nT variiert. Und auf Planeten mit einem Magnetfeld toben magnetische und ionosphärische Stürme, und verschiedene Auroren flammen auf.
Zusammenfassend sollte angemerkt werden, dass die unerschöpfliche Vielfalt elektromagnetischer Felder im Universum eine unerschöpfliche Quelle zukünftiger Entdeckungen ist.
TATIANA VALCHUK
