Teorya ng electromagnetic tungkol sa kaluluwa ng uniberso

2024 May -akda: Seth Attwood | [email protected]. Huling binago: 2023-12-16 16:18

"Noong 1945, lokal na oras, isang primitive species ng pre-intelligent primates sa planetang Earth ang nagpasabog ng unang thermonuclear device., na tinatawag ng mas mystical na lahi na "katawan ng Diyos."

Di-nagtagal, ang mga lihim na puwersa ng mga kinatawan ng mga matatalinong karera ay ipinadala sa Earth upang subaybayan ang sitwasyon at maiwasan ang karagdagang pagkawasak ng electromagnetic ng unibersal na network

Ang panimula sa mga panipi ay mukhang isang balangkas para sa science fiction, ngunit ito mismo ang konklusyon na maaaring makuha pagkatapos basahin ang siyentipikong artikulong ito. Ang pagkakaroon ng network na ito na tumatagos sa buong Uniberso ay maaaring magpaliwanag ng marami - halimbawa, ang UFO phenomenon, ang kanilang pagiging mailap at invisibility, hindi kapani-paniwalang mga posibilidad, at bukod pa, hindi direkta, ang teoryang ito ng "katawan ng Diyos" ay nagbibigay sa atin ng tunay na kumpirmasyon na mayroong buhay pagkatapos ng kamatayan.

Tayo ay nasa pinakaunang yugto ng pag-unlad at sa katunayan tayo ay "mga pre-intelligent na nilalang" at nakakaalam kung makakahanap tayo ng lakas upang maging isang tunay na matalinong lahi.

Natuklasan ng mga astronomo na ang mga magnetic field ay tumatagos sa karamihan ng kosmos. Ang mga nakatagong linya ng magnetic field ay umaabot sa milyun-milyong light years sa buong uniberso.

Sa tuwing makakaisip ang mga astronomo ng isang bagong paraan upang maghanap ng mga magnetic field sa lalong malayong mga rehiyon ng kalawakan, hindi nila maipaliwanag ang mga ito.

Ang mga force field na ito ay ang parehong mga entity na pumapalibot sa Earth, sa Araw, at lahat ng galaxy. Dalawampung taon na ang nakalilipas, ang mga astronomo ay nagsimulang makakita ng magnetism na tumatagos sa buong kumpol ng mga kalawakan, kabilang ang espasyo sa pagitan ng isang kalawakan at ng susunod. Ang mga invisible na linya ng field ay dumadaloy sa intergalactic space.

Noong nakaraang taon, sa wakas ay nagawa ng mga astronomo na galugarin ang isang mas manipis na rehiyon ng espasyo - ang espasyo sa pagitan ng mga kumpol ng kalawakan. Doon nila natuklasan ang pinakamalaking magnetic field: 10 milyong light-years ng magnetized space, na sumasaklaw sa buong haba ng "filament" na ito ng cosmic web. Ang pangalawang magnetized filament ay nakita na sa ibang lugar sa espasyo gamit ang parehong mga diskarte. "Kami ay tumitingin lamang sa dulo ng malaking bato ng yelo, marahil," sabi ni Federica Govoni ng National Institute of Astrophysics sa Cagliari, Italy, na nanguna sa unang pagtuklas.

Ang tanong ay lumitaw: saan nagmula ang malalaking magnetic field na ito?

"Malinaw na hindi ito maaaring nauugnay sa aktibidad ng mga indibidwal na kalawakan o indibidwal na pagsabog o, hindi ko alam, mga hangin mula sa supernovae," sabi ni Franco Vazza, isang astrophysicist sa Unibersidad ng Bologna na gumagawa ng mga modernong computer simulation ng cosmic magnetic field. ito."

Ang isang posibilidad ay ang cosmic magnetism ay pangunahin, na sinusubaybayan ang lahat ng paraan pabalik sa kapanganakan ng uniberso. Sa kasong ito, ang mahinang magnetism ay dapat na umiiral sa lahat ng dako, kahit na sa "mga voids" ng cosmic web - ang pinakamadilim, pinaka-walang laman na mga rehiyon ng Uniberso. Ang omnipresent magnetism ay maghahasik ng mas malalakas na field na umunlad sa mga galaxy at cluster.

Ang pangunahing magnetism ay maaari ding tumulong sa paglutas ng isa pang kosmolohiyang palaisipan na kilala bilang ang stress ng Hubble - marahil ang pinakamainit na paksa sa kosmolohiya.

Ang problemang pinagbabatayan ng pag-igting ng Hubble ay ang uniberso ay lumilitaw na lumalawak nang mas mabilis kaysa sa inaasahan mula sa mga kilalang bahagi nito. Sa isang artikulong inilathala online noong Abril at sinuri kasabay ng Physical Review Letters, ang mga cosmologist na sina Karsten Jedamzik at Levon Poghosyan ay nagtalo na ang mahinang magnetic field sa unang bahagi ng uniberso ay hahantong sa mas mabilis na rate ng cosmic expansion na nakikita ngayon.

Pinapaginhawa ng primitive magnetism ang tensyon ni Hubble kaya agad na nakakuha ng atensyon ang artikulo nina Jedamzik at Poghosyan. "Ito ay isang mahusay na artikulo at isang ideya," sabi ni Mark Kamionkowski, isang theoretical cosmologist sa Johns Hopkins University na nagmungkahi ng iba pang mga solusyon sa pag-igting ng Hubble.

Sinabi ni Kamenkovsky at ng iba pa na higit pang mga pagsubok ang kailangan upang matiyak na ang maagang magnetism ay hindi malito ang iba pang mga kalkulasyon sa kosmolohiya. At kahit na gumagana ang ideyang ito sa papel, kakailanganin ng mga mananaliksik na makahanap ng nakakahimok na ebidensya para sa primordial magnetism upang matiyak na ito ang absent agent na humubog sa uniberso.

Gayunpaman, sa lahat ng mga taong ito ng pag-uusap tungkol sa pag-igting ng Hubble, marahil ay kakaiba na walang sinuman ang nag-isip ng magnetism dati. Ayon kay Poghosyan, na isang propesor sa Simon Fraser University sa Canada, karamihan sa mga cosmologist ay halos hindi nag-iisip tungkol sa magnetism. "Alam ng lahat na ito ay isa sa mga malalaking misteryo," sabi niya. Ngunit sa loob ng mga dekada, walang paraan upang malaman kung ang magnetism ay talagang nasa lahat ng dako at samakatuwid ay ang pangunahing bahagi ng kosmos, kaya ang mga kosmologist ay huminto sa pagbibigay pansin.

Samantala, nagpatuloy ang mga astrophysicist sa pagkolekta ng data. Ang bigat ng ebidensya ay naghinala sa karamihan sa kanila na ang magnetismo ay talagang naroroon sa lahat ng dako.

Magnetic Soul ng Uniberso

Noong 1600, ang Ingles na siyentipiko na si William Gilbert, na nag-aaral ng mga deposito ng mineral - natural na magnetized na mga bato na nilikha ng mga tao sa mga compass sa loob ng millennia - ay napagpasyahan na ang kanilang magnetic force ay "ginagaya ang kaluluwa." "Tama ang kanyang inakala na ang Earth mismo ay." "at na ang mga magnetic pillar" ay tumitingin sa mga poste ng Earth.

Nabubuo ang mga magnetic field anumang oras na may dumadaloy na singil sa kuryente. Ang field ng Earth, halimbawa, ay nagmula sa panloob na "dynamo" nito - isang stream ng likidong bakal, na kumukulo sa core nito. Ang mga field ng fridge magnet at magnetic column ay nagmumula sa mga electron na umiikot sa kanilang mga constituent atoms.

Gayunpaman, sa sandaling lumitaw ang isang "binhi" na magnetic field mula sa mga naka-charge na particle na gumagalaw, maaari itong maging mas malaki at mas malakas kung ang mas mahina na mga field ay pinagsama dito. Ang magnetism "ay medyo tulad ng isang buhay na organismo," sabi ni Torsten Enslin, isang theoretical astrophysicist sa Institute of Astrophysics Max Planck sa Garching, Germany - dahil ang mga magnetic field ay kumukuha ng bawat libreng mapagkukunan ng enerhiya na maaari nilang hawakan at lumaki. Maaari silang kumalat at maimpluwensyahan ang iba pang mga lugar sa pamamagitan ng kanilang presensya, kung saan sila ay lumalaki din.

Ipinaliwanag ni Ruth Durer, isang theoretical cosmologist sa Unibersidad ng Geneva, na ang magnetism ay ang tanging puwersa maliban sa gravity na maaaring humubog sa malakihang istraktura ng kosmos, dahil ang magnetism at gravity lamang ang maaaring "maabot" sa malalayong distansya. Ang kuryente, sa kabilang banda, ay lokal at panandalian, dahil ang mga positibo at negatibong singil sa anumang rehiyon ay neutralisado sa kabuuan. Ngunit hindi mo maaaring kanselahin ang mga magnetic field; sila ay may posibilidad na tumiklop at mabuhay.

Ngunit para sa lahat ng kanilang lakas, ang mga patlang ng puwersa na ito ay may mababang profile. Ang mga ito ay hindi materyal at nakikita lamang kapag sila ay kumilos sa ibang mga bagay.“Hindi mo basta-basta makukunan ng larawan ang isang magnetic field; hindi ito gumagana sa ganoong paraan, sabi ni Reinu Van Veren, isang astronomer sa Leiden University na kasangkot sa kamakailang pagtuklas ng magnetized filament.

Sa isang papel noong nakaraang taon, si Wang Veren at 28 co-authors ay nag-hypothesize ng magnetic field sa filament sa pagitan ng mga galaxy cluster na Abell 399 at Abell 401 sa pamamagitan ng kung paano nire-redirect ng field ang mga high-speed na electron at iba pang mga charged na particle na dumadaan dito. Habang umiikot ang kanilang mga trajectory sa field, ang mga sisingilin na particle na ito ay naglalabas ng mahinang "synchrotron radiation."

Ang synchrotron signal ay pinakamalakas sa mababang frequency ng radyo, na ginagawa itong handa para sa pagtuklas gamit ang LOFAR, isang hanay ng 20,000 low frequency radio antenna na nakakalat sa buong Europe.

Ang koponan ay aktwal na nakolekta ng data mula sa filament noong 2014 sa loob ng isang walong oras na tipak, ngunit ang data ay naka-hold habang ang radio astronomy community ay gumugol ng mga taon sa pag-iisip kung paano pagbutihin ang pagkakalibrate ng mga sukat ng LOFAR. Ang kapaligiran ng Earth ay nagre-refract ng mga radio wave na dumadaan dito, kaya't tinitingnan ng LOFAR ang espasyo na parang mula sa ilalim ng isang swimming pool. Nalutas ng mga mananaliksik ang problema sa pamamagitan ng pagsubaybay sa mga pagbabagu-bago ng "mga beacon" sa kalangitan - mga naglalabas ng radyo na may mga tiyak na kilalang lokasyon - at pagwawasto sa mga pagbabago upang i-unblock ang lahat ng data. Nang inilapat nila ang deblurring algorithm sa data ng filament, agad nilang nakita ang synchrotron radiation glow.

Ang filament ay mukhang magnet sa lahat ng dako, hindi lamang malapit sa mga kumpol ng mga kalawakan na lumilipat patungo sa isa't isa mula sa magkabilang dulo. Inaasahan ng mga mananaliksik na ang 50-oras na dataset na kasalukuyan nilang sinusuri ay magbubunyag ng higit pang detalye. Kamakailan lamang, ang mga karagdagang obserbasyon ay natagpuan ang mga magnetic field na nagpapalaganap sa buong haba ng pangalawang filament. Plano ng mga mananaliksik na i-publish ang gawaing ito sa lalong madaling panahon.

Ang pagkakaroon ng napakalaking magnetic field sa hindi bababa sa dalawang strand na ito ay nagbibigay ng mahalagang bagong impormasyon. "Nagdulot ito ng maraming aktibidad," sabi ni Wang Veren, "dahil alam na natin ngayon na ang mga magnetic field ay medyo malakas."

Liwanag sa kawalan

Kung ang mga magnetic field na ito ay nagmula sa infant universe, ang tanong ay lumitaw: paano? "Ang mga tao ay nag-iisip tungkol sa isyung ito sa mahabang panahon," sabi ni Tanmai Vachaspati ng Arizona State University.

Noong 1991, iminungkahi ni Vachaspati na ang mga magnetic field ay maaaring lumitaw sa panahon ng isang electroweak phase transition - ang sandali, isang bahagi ng isang segundo pagkatapos ng Big Bang, kung kailan ang electromagnetic at mahina na mga puwersang nuklear ay naging nakikilala. Ang iba ay nagmungkahi na ang magnetism ay nagkaroon ng microseconds mamaya kapag ang mga proton ay nabuo. O di-nagtagal pagkatapos noon: ang yumaong astrophysicist na si Ted Harrison ay nakipagtalo sa pinakamaagang primordial theory ng magnetogenesis noong 1973 na ang magulong plasma ng mga proton at electron ay maaaring naging sanhi ng paglitaw ng unang magnetic field. Ngunit ang iba ay nagmungkahi na ang espasyong ito ay naging magnetized kahit na bago ang lahat ng ito, sa panahon ng cosmic inflation - isang paputok na pagpapalawak ng espasyo na diumano ay tumalon - inilunsad ang Big Bang mismo. Posible rin na hindi ito nangyari hanggang sa lumaki ang mga istruktura makalipas ang isang bilyong taon.

Ang paraan upang subukan ang mga teorya ng magnetogenesis ay ang pag-aralan ang istruktura ng mga magnetic field sa pinaka malinis na mga rehiyon ng intergalactic space, tulad ng mga tahimik na bahagi ng mga filament at higit pang mga walang laman na void. Ilang detalye - halimbawa, kung ang mga linya ng field ay makinis, spiral, o “curved sa lahat ng direksyon, tulad ng isang bola ng sinulid o iba pa” (ayon kay Vachaspati), at kung paano nagbabago ang larawan sa iba't ibang lugar at sa iba't ibang sukat - nagdadala ng mayamang impormasyon na maihahambing sa teorya at pagmomolde. Halimbawa, kung ang mga magnetic field ay nilikha sa panahon ng isang electroweak phase transition, gaya ng iminungkahi ni Vachaspati, kung gayon ang mga resultang linya ng puwersa ay dapat na spiral, "tulad ng isang corkscrew," sabi niya.

Ang catch ay mahirap tuklasin ang mga force field na walang dapat pindutin.

Ang isang pamamaraan, na pinasimunuan ng Ingles na siyentipiko na si Michael Faraday noong 1845, ay nakakakita ng magnetic field sa paraan ng pag-ikot nito sa direksyon ng polarization ng liwanag na dumadaan dito. Ang dami ng "Faraday rotation" ay depende sa lakas ng magnetic field at sa dalas ng liwanag. Kaya, sa pamamagitan ng pagsukat ng polariseysyon sa iba't ibang mga frequency, maaari mong ipahiwatig ang lakas ng magnetism sa linya ng paningin. "Kung gagawin mo ito mula sa iba't ibang lugar, maaari kang gumawa ng isang 3D na mapa," sabi ni Enslin.

Ang mga mananaliksik ay nagsimulang gumawa ng mga magaspang na sukat ng pag-ikot ng Faraday sa LOFAR, ngunit ang teleskopyo ay may problema sa pagpili ng isang napakahinang signal. Si Valentina Vacca, isang astronomer at kasamahan ni Govoni sa National Institute of Astrophysics, ay nakabuo ng isang algorithm ilang taon na ang nakalipas upang maiproseso ng istatistika ang mga pinong signal ng pag-ikot ng Faraday sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng maraming dimensyon ng mga bakanteng espasyo. "Sa pangkalahatan, ito ay maaaring gamitin para sa mga voids," sabi ni Wakka.

Ngunit ang pamamaraan ni Faraday ay talagang magsisimula kapag ang susunod na henerasyong teleskopyo ng radyo, isang higanteng internasyonal na proyekto na tinatawag na "array of square kilometers", ay inilunsad noong 2027. "Ang SKA ay kailangang lumikha ng isang kamangha-manghang Faraday grid," sabi ni Enslin.

Sa ngayon, ang tanging katibayan ng magnetism sa mga voids ay hindi nakikita ng mga tagamasid kapag tumitingin sila sa mga bagay na tinatawag na blazars na matatagpuan sa likod ng mga voids.

Ang mga blazar ay matingkad na sinag ng gamma ray at iba pang masiglang pinagmumulan ng liwanag at bagay, na pinapagana ng napakalaking black hole. Kapag ang gamma ray ay naglalakbay sa kalawakan, minsan ay bumabangga sila sa mga sinaunang microwave, na nagreresulta sa isang electron at isang positron. Ang mga particle na ito ay sumisitsit at nagiging low-energy gamma ray.

Ngunit kung ang liwanag ng isang blazar ay dumaan sa isang magnetized void, kung gayon ang mga low-energy na gamma ray ay lilitaw na wala, pangangatwiran ni Andrei Neronov at Yevgeny Vovk ng Geneva Observatory noong 2010. Ang magnetic field ay magpapalihis ng mga electron at positron mula sa linya ng paningin. Kapag nabulok ang mga ito sa mababang-enerhiya na gamma ray, ang mga gamma ray na iyon ay hindi ididirekta sa atin.

Sa katunayan, nang sinuri nina Neronov at Vovk ang data mula sa isang blazar na angkop na matatagpuan, nakita nila ang mataas na enerhiya na gamma ray nito, ngunit hindi ang mababang-enerhiya na signal ng gamma-ray. "Ito ay isang kakulangan ng isang senyas, na isang senyas," sabi ni Vachaspati.

Ang kakulangan ng signal ay malamang na hindi isang paninigarilyo na armas, at ang mga alternatibong paliwanag para sa nawawalang gamma ray ay iminungkahi. Gayunpaman, ang mga kasunod na mga obserbasyon ay lalong tumuturo sa hypothesis ng Neronov at Vovk na ang mga voids ay magnetized. "Ito ang opinyon ng karamihan," sabi ni Dürer. Ang pinaka-nakakumbinsi, noong 2015, isang team ang nag-superimpose ng maraming dimensyon ng blazars sa likod ng mga voids at nagawang tuksuhin ang malabong halo ng mga low-energy na gamma ray sa paligid ng mga blazer. Ang epekto ay eksakto kung ano ang inaasahan ng isa kung ang mga particle ay nakakalat sa pamamagitan ng mahinang magnetic field - sumusukat lamang ng halos isang milyon ng isang trilyon na kasing lakas ng isang magnet sa refrigerator.

Ang pinakamalaking misteryo ng kosmolohiya

Ito ay kapansin-pansin na ang halaga ng primordial magnetism na ito ay maaaring eksakto kung ano ang kinakailangan upang malutas ang stress ng Hubble - ang problema ng nakakagulat na mabilis na paglawak ng uniberso.

Ito ang natanto ni Poghosyan nang makita niya ang kamakailang mga simulation ng computer ni Carsten Jedamzik mula sa Unibersidad ng Montpellier sa France at sa kanyang mga kasamahan. Nagdagdag ang mga mananaliksik ng mahihinang magnetic field sa isang kunwa, puno ng plasma na batang uniberso at nalaman na ang mga proton at electron sa plasma ay lumipad sa mga linya ng magnetic field at naipon sa mga lugar na pinakamahina ang lakas ng field. Ang clumping effect na ito ay naging sanhi ng pagsasama-sama ng mga proton at electron upang bumuo ng hydrogen - isang pagbabago sa maagang yugto na kilala bilang recombination - mas maaga kaysa sa maaaring mayroon sila.

Si Poghosyan, na nagbabasa ng artikulo ni Jedamzik, ay natanto na maaari nitong mapawi ang tensyon ni Hubble. Kinakalkula ng mga cosmologist kung gaano kabilis lumawak ang espasyo ngayon sa pamamagitan ng pagmamasid sa sinaunang liwanag na ibinubuga sa panahon ng recombination. Ang liwanag ay nagpapakita ng isang batang uniberso na may tuldok-tuldok na mga patak na nabuo mula sa mga sound wave na pumapalibot sa primordial plasma. Kung ang recombination ay naganap nang mas maaga kaysa sa inaasahan dahil sa epekto ng pampalapot ng mga magnetic field, kung gayon ang mga sound wave ay hindi maaaring magpalaganap nang ganoon kalayo, at ang mga resultang patak ay magiging mas maliit. Nangangahulugan ito na ang mga spot na nakikita natin sa kalangitan dahil ang recombination ay dapat na mas malapit sa atin kaysa sa inaakala ng mga mananaliksik. Ang liwanag na nagmumula sa mga kumpol ay kailangang maglakbay ng mas maikling distansya upang maabot kami, na nangangahulugan na ang liwanag ay kailangang maglakbay sa mas mabilis na lumalawak na espasyo. Ito ay tulad ng sinusubukang tumakbo sa isang lumalawak na ibabaw; sumasaklaw ka ng mas maikling distansya, - sabi ni Poghosyan.

Ang resulta ay ang mas maliliit na droplet ay nangangahulugan ng isang mas mataas na tinantyang bilis ng cosmic expansion, na nagdadala ng tinantyang bilis na mas malapit sa pagsukat kung gaano kabilis lumilipad ang supernovae at iba pang mga astronomical na bagay.

"Akala ko, wow," sabi ni Poghosyan, "maaaring ipahiwatig nito sa amin ang totoong presensya ng [magnetic field]. Kaya agad akong sumulat kay Carsten." Nagkita ang dalawa sa Montpellier noong Pebrero, bago isara ang bilangguan, at ipinakita ng kanilang mga kalkulasyon na, sa katunayan, ang dami ng pangunahing magnetismo na kailangan upang malutas ang problema sa tensyon ng Hubble ay pare-pareho din sa mga obserbasyon ng blazar at sa ipinapalagay na laki ng mga unang field. kailangan para mapalago ang malalaking magnetic field. sumasaklaw sa mga kumpol ng mga kalawakan at filament. "Kaya, lahat ng ito kahit papaano ay nagtatagpo," sabi ni Poghosyan, "kung ito ay magiging totoo."