תיאוריה אלקטרומגנטית על נשמת היקום

2024 מְחַבֵּר: Seth Attwood | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-16 16:05

"בשנת 1945, בזמן מקומי, זן פרימיטיבי של פרימטים טרום-אינטליגנטיים על כדור הארץ פוצץ את המתקן התרמו-גרעיני הראשון., אותו הגזעים המיסטיים יותר מכנים "גוף האל".

זמן קצר לאחר מכן, כוחות סודיים של נציגי גזעים אינטליגנטיים נשלחו לכדור הארץ כדי לפקח על המצב ולמנוע הרס אלקטרומגנטי נוסף של הרשת האוניברסלית"

ההקדמה במרכאות נראית כמו עלילה למדע בדיוני, אבל זו בדיוק המסקנה שניתן להסיק לאחר קריאת המאמר המדעי הזה. הנוכחות של רשת זו שמחלחלת את היקום כולו יכולה להסביר הרבה - למשל, תופעת העב"מים, החמקמקות והאי-נראות שלהם, אפשרויות מדהימות, וחוץ מזה, בעקיפין, התיאוריה הזו של "גוף האלוהים" נותנת לנו אישור אמיתי שיש חיים לאחר המוות.

אנחנו נמצאים בשלב הראשוני מאוד של ההתפתחות ולמעשה אנחנו "יצורים טרום אינטליגנטים" ומי יודע אם נוכל למצוא את הכוח להפוך לגזע אינטליגנטי באמת.

אסטרונומים גילו ששדות מגנטיים חודרים לרוב הקוסמוס. קווי שדה מגנטי סמוי נמתחים במשך מיליוני שנות אור על פני כל היקום.

בכל פעם שאסטרונומים מוצאים דרך חדשה לחפש שדות מגנטיים באזורים מרוחקים יותר ויותר של החלל, הם מוצאים אותם באופן בלתי מוסבר.

שדות כוח אלה הם אותן ישויות המקיפות את כדור הארץ, השמש וכל הגלקסיות. לפני 20 שנה, החלו אסטרונומים לזהות מגנטיות החודרת לצבירי גלקסיות שלמים, כולל החלל שבין גלקסיה אחת לשנייה. קווי שדה בלתי נראים מסתובבים בחלל הבין גלקטי.

בשנה שעברה, סוף סוף הצליחו אסטרונומים לחקור אזור דק הרבה יותר בחלל - החלל שבין צבירי הגלקסיות. שם הם גילו את השדה המגנטי הגדול ביותר: 10 מיליון שנות אור של מרחב ממוגנט, המשתרעים לכל אורכו של ה"להט" הזה של הרשת הקוסמית. חוט ממוגנט שני כבר נראה במקום אחר בחלל תוך שימוש באותן טכניקות. "אנחנו רק מסתכלים על קצה הקרחון, כנראה", אמרה פדריקה גובוני מהמכון הלאומי לאסטרופיזיקה בקליארי, איטליה, שהובילה את הגילוי הראשון.

נשאלת השאלה: מאיפה הגיעו השדות המגנטיים הענקיים הללו?

"ברור שזה לא יכול להיות קשור לפעילות של גלקסיות בודדות או פיצוצים בודדים או, אני לא יודע, רוחות מסופרנובות", אמר פרנקו ואזה, אסטרופיזיקאי מאוניברסיטת בולוניה שעושה הדמיות ממוחשבות מודרניות של שדות מגנטיים קוסמיים. זֶה."

אפשרות אחת היא שהמגנטיות הקוסמית היא עיקרית, ונמצאת כל הדרך חזרה להולדת היקום. במקרה זה, מגנטיות חלשה צריכה להתקיים בכל מקום, אפילו ב"חללים" של הרשת הקוסמית - האזורים האפלים והריקים ביותר של היקום. מגנטיות נוכחת בכל מקום תזרע שדות חזקים יותר שפרחו בגלקסיות ובצבירים.

מגנטיות ראשונית יכולה גם לעזור לפתור חידה קוסמולוגית נוספת המכונה מתח האבל - ללא ספק הנושא החם ביותר בקוסמולוגיה.

הבעיה העומדת בבסיס המתח האבל היא שנראה שהיקום מתפשט מהר יותר מהצפוי ממרכיביו הידועים. במאמר שפורסם באינטרנט באפריל ונסקר בשילוב עם Physical Review Letters, טוענים הקוסמולוגים קרסטן ג'דמזיק ולבון פוגוסיאן ששדות מגנטיים חלשים ביקום המוקדם יובילו לקצב ההתפשטות הקוסמית המהיר יותר שנראה היום.

מגנטיות פרימיטיבית מפיגה את המתח של האבל כל כך בקלות שהמאמר של ג'דמזיק ופוגוסיאן משך מיד תשומת לב. "זהו מאמר ורעיון נהדר", אמר מארק קמיונקובסקי, קוסמולוג תיאורטי מאוניברסיטת ג'ונס הופקינס שהציע פתרונות אחרים למתח האבל.

קמנקובסקי ואחרים אומרים שדרושות בדיקות נוספות כדי להבטיח שמגנטיות מוקדמת לא תבלבל חישובים קוסמולוגיים אחרים. וגם אם הרעיון הזה עובד על הנייר, החוקרים יצטרכו למצוא ראיות משכנעות למגנטיות קדמונית כדי להיות בטוחים שזה היה הגורם הנעדר שעיצב את היקום.

עם זאת, בכל השנים האלה של דיבורים על מתח האבל, זה אולי מוזר שאף אחד לא שקל מגנטיות לפני כן. לדברי פוגוסיאן, שהוא פרופסור באוניברסיטת סיימון פרייזר בקנדה, רוב הקוסמולוגים כמעט ולא חושבים על מגנטיות. "כולם יודעים שזו אחת התעלומות הגדולות האלה", אמר. אבל במשך עשרות שנים, לא הייתה דרך לדעת אם מגנטיות אכן נמצאת בכל מקום ולכן המרכיב העיקרי של הקוסמוס, ולכן קוסמולוגים הפסיקו במידה רבה לשים לב.

בינתיים, אסטרופיזיקאים המשיכו לאסוף נתונים. משקל הראיות גרם לרובם לחשוד שהמגנטיות אכן קיימת בכל מקום.

הנשמה המגנטית של היקום

בשנת 1600, המדען האנגלי וויליאם גילברט, שחקר מרבצי מינרלים - סלעים ממוגנטים באופן טבעי שבני אדם יצרו במצפנים במשך אלפי שנים - הגיע למסקנה שהכוח המגנטי שלהם "מחקה את הנשמה." "הוא הניח נכון שכדור הארץ עצמו הוא." מגנט גדול, "ושהעמודים המגנטיים" מסתכלים לכיוון הקטבים של כדור הארץ."

שדות מגנטיים נוצרים בכל פעם שמטען חשמלי זורם. השדה של כדור הארץ, למשל, מגיע מה"דינמו" הפנימי שלו - זרם של ברזל נוזלי, רותח בליבתו. השדות של מגנטים למקרר ועמודים מגנטיים מגיעים מאלקטרונים המקיפים את האטומים המרכיבים אותם.

עם זאת, ברגע ששדה מגנטי "זרע" יוצא מחלקיקים טעונים בתנועה, הוא יכול להיות גדול יותר וחזק יותר אם משולבים איתו שדות חלשים יותר. מגנטיזם "זה קצת כמו אורגניזם חי", אמר טורסטן אנסלין, אסטרופיזיקאי תיאורטי במכון לאסטרופיזיקה מקס פלאנק ב-Garching, גרמניה - מכיוון ששדות מגנטיים נוגעים לכל מקור אנרגיה חופשי שהם יכולים להחזיק בו ולצמוח ממנו. הם יכולים להתפשט ולהשפיע על אזורים אחרים על ידי הנוכחות שלהם, שם הם גם גדלים."

רות דורר, קוסמולוגית תיאורטית מאוניברסיטת ז'נבה, הסבירה שמגנטיות היא הכוח היחיד מלבד כוח הכבידה שיכול לעצב את המבנה בקנה מידה גדול של היקום, מכיוון שרק מגנטיות וכוח משיכה יכולים "להגיע אליך" למרחקים גדולים. החשמל, לעומת זאת, הוא מקומי וקצר מועד, שכן המטענים החיוביים והשליליים בכל אזור ינוטרלו כמכלול. אבל אתה לא יכול לבטל שדות מגנטיים; הם נוטים להתקפל ולשרוד.

אך עם כל הכוח, לשדות הכוח הללו יש פרופילים נמוכים. הם לא חומריים ונתפסים רק כשהם פועלים על דברים אחרים."אי אפשר רק לצלם שדה מגנטי; זה לא עובד ככה", אמר ריינו ואן ורן, אסטרונום מאוניברסיטת ליידן שהיה מעורב בגילוי האחרון של חוטים ממוגנטים.

במאמר בשנה שעברה, Wang Veren ו-28 מחברים משותפים העלו השערה של שדה מגנטי בלהט בין צבירי הגלקסיות Abell 399 ו-Abell 401 לפי האופן שבו השדה מפנה מחדש אלקטרונים במהירות גבוהה וחלקיקים טעונים אחרים העוברים דרכו. כשהמסלולים שלהם מתפתלים בשטח, חלקיקים טעונים אלו פולטים "קרינת סינכרוטרון" חלשה.

אות הסינכרוטרון הוא החזק ביותר בתדרי רדיו נמוכים, מה שהופך אותו מוכן לזיהוי עם LOFAR, מערך של 20,000 אנטנות רדיו בתדר נמוך הפזורות ברחבי אירופה.

הצוות למעשה אסף נתונים מהחוט בשנת 2014 במשך נתח אחד של שמונה שעות, אבל הנתונים נשארו בהמתנה בזמן שקהילת אסטרונומיה הרדיו בילתה שנים בחיפוש אחר כיצד לשפר את כיול המדידות של LOFAR. האטמוספירה של כדור הארץ שוברת את גלי הרדיו העוברים דרכה, כך ש-LOFAR צופה בחלל כמו מתחתית בריכת שחייה. החוקרים פתרו את הבעיה על ידי מעקב אחר התנודות של ה"משואות" בשמים - פולטי רדיו עם מיקומים ידועים בדיוק - ותיקון התנודות כדי לבטל את החסימה של כל הנתונים. כשהם הפעילו את אלגוריתם הטשטוש על נתוני החוט, הם ראו מיד את קרינת הסינכרוטרון זוהרת.

החוט נראה ממוגנט בכל מקום, לא רק ליד צבירי גלקסיות שנעים זה אל זה משני קצותיו. החוקרים מקווים שמערך הנתונים בן 50 השעות שהם מנתחים כעת יגלה פרטים נוספים. לאחרונה, תצפיות נוספות מצאו שדות מגנטיים המתפשטים לכל אורכו של החוט השני. החוקרים מתכננים לפרסם עבודה זו בקרוב.

נוכחותם של שדות מגנטיים עצומים לפחות בשני הגדילים הללו מספקת מידע חדש וחשוב. "זה גרם לפעילות רבה למדי", אמר וואנג ורן, "מכיוון שאנו יודעים כעת שהשדות המגנטיים חזקים יחסית".

אור דרך הריק

אם השדות המגנטיים הללו מקורם ביקום התינוקות, נשאלת השאלה: איך? "אנשים חשבו על הנושא הזה במשך זמן רב", אמר Tanmai Vachaspati מאוניברסיטת אריזונה סטייט.

בשנת 1991 הציע ואצ'ספאטי ששדות מגנטיים יכלו להיווצר במהלך מעבר פאזה חלש אלקטרו - הרגע, שבריר שנייה לאחר המפץ הגדול, שבו כוחות אלקטרומגנטיים וגרעיניים חלשים הפכו ניתנים להבחנה. אחרים הציעו שהמגנטיזם התממש מיקרו-שניות מאוחר יותר כאשר נוצרו פרוטונים. או זמן קצר לאחר מכן: האסטרופיזיקאי המנוח טד הריסון טען בתורת המגנטוגנזה הקדומה ביותר ב-1973 שייתכן כי פלזמה סוערת של פרוטונים ואלקטרונים גרמה להופעת השדות המגנטיים הראשונים. עם זאת, אחרים הציעו שהמרחב הזה התמגנט עוד לפני כל זה, במהלך האינפלציה הקוסמית - התרחבות נפיצה של החלל שקפצה כביכול למעלה - שיגרה את המפץ הגדול עצמו. ייתכן גם שזה לא קרה עד שהמבנים גדלו מיליארד שנים מאוחר יותר.

הדרך לבחון את התיאוריות של מגנוגנזה היא לחקור את המבנה של שדות מגנטיים באזורים הבתוליים ביותר של החלל הבין-גלקטי, כמו חלקים שקטים של חוטים ועוד יותר חללים ריקים. פרטים מסוימים - למשל, האם קווי השדה חלקים, ספירליים או "מעוקלים לכל הכיוונים, כמו כדור חוט או משהו אחר" (לפי Vachaspati), וכיצד התמונה משתנה במקומות שונים ובקנה מידה שונה - לשאת מידע עשיר שניתן להשוות לתיאוריה ולמודלים.לדוגמה, אם נוצרו שדות מגנטיים במהלך מעבר פאזה חלש אלקטרו, כפי שהציע Vachaspati, אז קווי הכוח המתקבלים צריכים להיות ספיראליים, "כמו חולץ פקקים", אמר.

הקאץ' הוא שקשה לזהות שדות כוח שאין להם על מה ללחוץ.

שיטה אחת, שבוצעה על ידי המדען האנגלי מייקל פאראדיי עוד ב-1845, מזהה שדה מגנטי בדרך שבה הוא מסובב את כיוון הקיטוב של האור העובר דרכו. כמות "סיבוב פאראדיי" תלויה בעוצמת השדה המגנטי ובתדירות האור. לפיכך, על ידי מדידת הקיטוב בתדרים שונים, ניתן להסיק את עוצמת המגנטיות לאורך קו הראייה. "אם אתה עושה את זה ממקומות שונים, אתה יכול ליצור מפה תלת מימדית," אמר אנסלין.

חוקרים החלו לבצע מדידות גסות של הסיבוב של פאראדיי עם LOFAR, אבל הטלסקופ מתקשה לבחון אות חלש במיוחד. ולנטינה ואקה, אסטרונומית ועמיתתה של Govoni במכון הלאומי לאסטרופיזיקה, פיתחה לפני כמה שנים אלגוריתם לעיבוד סטטיסטי של אותות סיבוב עדינים של פאראדיי על ידי חיבור ממדים רבים של חללים ריקים. "בעיקרון, זה יכול לשמש עבור חללים," אמר וואקה.

אבל השיטה של פאראדיי באמת תמריא כאשר טלסקופ הרדיו של הדור הבא, פרויקט בינלאומי ענק שנקרא "מערך של קילומטרים רבועים", יושק ב-2027. "סק"א צריכה ליצור רשת פאראדיי פנטסטית", אמר אנסלין.

עד כה, העדות היחידה למגנטיות בחלל החללים היא שצופים לא יכולים לראות כשהם מסתכלים על עצמים הנקראים בלאזרים הממוקמים מאחורי החללים.

בלייזרים הם אלומות בהירות של קרני גמא ומקורות אנרגטיים אחרים של אור וחומר, המופעלים על ידי חורים שחורים סופר מסיביים. כאשר קרני גמא עוברות בחלל, הן מתנגשות לפעמים בגלי מיקרו עתיקים, וכתוצאה מכך נוצרים אלקטרון ופוזיטרון. לאחר מכן, חלקיקים אלה שורקים והופכים לקרני גמא בעלות אנרגיה נמוכה.

אבל אם אורו של בלאזאר יעבור דרך חלל ממוגנט, נראה שקרני גמא נמוכות אנרגיה נעדרות, נימקו אנדריי נרונוב ויבגני וובק ממצפה הכוכבים של ז'נבה ב-2010. השדה המגנטי יסיט אלקטרונים ופוזיטרונים מקו הראייה. כאשר הן מתפרקות לקרני גמא בעלות אנרגיה נמוכה, קרני הגמא הללו לא יופנו אלינו.

ואכן, כאשר Neronov ו-Vovk ניתחו נתונים מבלייזר הממוקם כראוי, הם ראו את קרני הגמא בעלות האנרגיה הגבוהה שלו, אך לא את אות קרני הגמא באנרגיה נמוכה. "זה היעדר אות, שהוא אות," אמר וצ'אספאטי.

סביר להניח שהמחסור באות הוא נשק מעשן, והוצעו הסברים חלופיים לקרני הגמא החסרות. עם זאת, תצפיות עוקבות מצביעות יותר ויותר על ההשערה של Neronov ו-Vovk שהחללים ממוגנטים. זוהי דעת הרוב, - אמר דירר. באופן משכנע ביותר, בשנת 2015, צוות אחד העלה מימדים רבים של בלייזרים מאחורי חללים והצליח להקניט את ההילה הקלושה של קרני גמא נמוכות אנרגיה סביב הבליינים. ההשפעה היא בדיוק מה שניתן היה לצפות לו היו החלקיקים מפוזרים על ידי שדות מגנטיים חלשים - בגודל של רק כמיליון טריליון חזק כמו מגנט למקרר.

התעלומה הגדולה ביותר של הקוסמולוגיה

זה בולט שכמות המגנטיות הקדומה הזו עשויה להיות בדיוק מה שצריך כדי לפתור את מתח האבל - בעיית ההתפשטות המהירה להפליא של היקום.

זה מה שפוגוסיאן הבין כשראה את הדמיות המחשב האחרונות של קרסטן ג'דמזיק מאוניברסיטת מונפלייה בצרפת ועמיתיו.החוקרים הוסיפו שדות מגנטיים חלשים ליקום צעיר מדומה ומלא פלזמה ומצאו כי פרוטונים ואלקטרונים בפלזמה עפו לאורך קווי שדה מגנטי והצטברו באזורים בעלי עוצמת השדה החלשה ביותר. אפקט הגיבוש הזה גרם לפרוטונים ולאלקטרונים להתחבר ליצירת מימן - שינוי פאזה מוקדם המכונה רקקומבינציה - מוקדם יותר ממה שהם עשויים להיות אחרת.

פוגוסיאן, שקרא את המאמר של ג'דמזיק, הבין שזה יכול להפיג את המתח של האבל. קוסמולוגים מחשבים באיזו מהירות החלל אמור להתרחב היום על ידי התבוננות באור העתיק הנפלט במהלך הרקומבינציה. האור חושף יקום צעיר מנוקד בכתמים שנוצרו מגלי קול שמתיזים מסביב בפלזמה הקדמונית. אם הרקומבינציה התרחשה מוקדם מהצפוי בגלל השפעת התעבות השדות המגנטיים, אז גלי הקול לא יכלו להתפשט כל כך רחוק קדימה, והטיפות שיתקבלו יהיו קטנות יותר. המשמעות היא שהכתמים שאנו רואים בשמים מאז הרקומבינציה צריכים להיות קרובים אלינו יותר ממה שהחוקרים הניחו. האור שבוקע מהגושים היה צריך לעבור מרחק קצר יותר כדי להגיע אלינו, מה שאומר שהאור היה צריך לעבור דרך חלל מתרחב מהר יותר. זה כמו לנסות לרוץ על משטח מתרחב; אתה מכסה מרחק קצר יותר, - אמר פוגוסיאן.

התוצאה היא שטיפות קטנות יותר אומרות מהירות משוערת גבוהה יותר של התפשטות קוסמית, מה שמקרב את המהירות המשוערת הרבה יותר למדידת המהירות שבה סופרנובות וחפצים אסטרונומיים אחרים נראים למעשה מתעופפים זה מזה.

"חשבתי, וואו," אמר פוגוסיאן, "זה עשוי להצביע לנו על נוכחות אמיתית של [שדות מגנטיים]. אז מיד כתבתי לקרסטן". השניים נפגשו במונפלייה בפברואר, רגע לפני סגירת הכלא, והחישובים שלהם הראו שאכן, כמות המגנטיות הראשונית הדרושה לפתרון בעיית המתח האבל עולה בקנה אחד עם תצפיות הבלאזאר וגודלם המשוער של השדות הראשוניים. צריך להצמיח שדות מגנטיים ענקיים, המכסים צבירי גלקסיות וחוטים. "אז הכל מתכנס איכשהו," אמר פוגוסיאן, "אם יתברר שזה נכון."