Elektromagnetisk teori om universets sjæl

2024 Forfatter: Seth Attwood | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-16 16:01

"I 1945, lokal tid, detonerede en primitiv art af præ-intelligente primater på planeten Jorden den første termonukleare enhed., som de mere mystiske racer kalder "Guds legeme."

Kort efter blev hemmelige styrker af repræsentanter for intelligente racer sendt til Jorden for at overvåge situationen og forhindre yderligere elektromagnetisk ødelæggelse af det universelle netværk."

Indledningen i anførselstegn ligner et plot for science fiction, men det er netop den konklusion, man kan drage efter at have læst denne videnskabelige artikel. Tilstedeværelsen af dette netværk, der gennemsyrer hele universet, kunne forklare meget - for eksempel UFO-fænomenet, deres undvigelighed og usynlighed, utrolige muligheder, og desuden indirekte giver denne teori om "Guds legeme" os en reel bekræftelse på, at der er livet efter døden.

Vi er på det allerindledende udviklingsstadium og faktisk er vi "præ-intelligente væsener", og hvem ved om vi kan finde styrken til at blive en virkelig intelligent race.

Astronomer har fundet ud af, at magnetiske felter gennemsyrer det meste af kosmos. Latente magnetfeltlinjer strækker sig i millioner af lysår over hele universet.

Hver gang astronomer finder på en ny måde at søge efter magnetiske felter i stadig fjernere områder af rummet, finder de dem på uforklarlig vis.

Disse kraftfelter er de samme enheder, som omgiver Jorden, Solen og alle galakser. For tyve år siden begyndte astronomer at opdage magnetisme, der gennemsyrer hele galaksehobe, inklusive rummet mellem en galakse og den næste. Usynlige feltlinjer fejer gennem det intergalaktiske rum.

Sidste år lykkedes det endelig astronomer at udforske et meget tyndere område af rummet - rummet mellem galaksehobe. Der opdagede de det største magnetfelt: 10 millioner lysår af magnetiseret rum, der spænder over hele længden af dette "tråd" af det kosmiske væv. Et andet magnetiseret filament er allerede blevet set andre steder i rummet ved hjælp af de samme teknikker. "Vi ser sandsynligvis bare på toppen af isbjerget," sagde Federica Govoni fra National Institute of Astrophysics i Cagliari, Italien, som førte den første påvisning.

Spørgsmålet opstår: hvor kom disse enorme magnetfelter fra?

"Det kan tydeligvis ikke relateres til aktiviteten af individuelle galakser eller individuelle eksplosioner eller, jeg ved det ikke, vinde fra supernovaer," sagde Franco Vazza, en astrofysiker ved universitetet i Bologna, som laver moderne computersimuleringer af kosmiske magnetfelter. det her."

En mulighed er, at kosmisk magnetisme er primær, og sporer helt tilbage til universets fødsel. I dette tilfælde burde svag magnetisme eksistere overalt, selv i "tomrummene" i det kosmiske net - de mørkeste, mest tomme områder af universet. Allestedsnærværende magnetisme ville så stærkere felter, der blomstrede i galakser og klynger.

Primær magnetisme kunne også hjælpe med at løse et andet kosmologisk puslespil kendt som Hubble-stressen - uden tvivl det hotteste emne i kosmologi.

Problemet bag Hubble-spændingen er, at universet ser ud til at udvide sig betydeligt hurtigere end forventet fra dets kendte komponenter. I en artikel offentliggjort online i april og gennemgået i forbindelse med Physical Review Letters argumenterer kosmologerne Karsten Jedamzik og Levon Poghosyan for, at svage magnetfelter i det tidlige univers vil føre til den hurtigere hastighed af kosmisk ekspansion, der ses i dag.

Primitiv magnetisme lindrer Hubbles spændinger så let, at artiklen af Jedamzik og Poghosyan straks vakte opmærksomhed. "Dette er en fantastisk artikel og en idé," sagde Mark Kamionkowski, en teoretisk kosmolog ved Johns Hopkins University, som har foreslået andre løsninger på Hubble-spændingen.

Kamenkovsky og andre siger, at flere test er nødvendige for at sikre, at tidlig magnetisme ikke forvirrer andre kosmologiske beregninger. Og selvom denne idé virker på papiret, bliver forskerne nødt til at finde overbevisende beviser for primordial magnetisme for at være sikre på, at det var den fraværende agent, der formede universet.

Men i alle disse års snak om Hubble-spænding er det måske mærkeligt, at ingen har overvejet magnetisme før. Ifølge Poghosyan, der er professor ved Simon Fraser University i Canada, tænker de fleste kosmologer næsten ikke på magnetisme. "Alle ved, at dette er et af de store mysterier," sagde han. Men i årtier har der ikke været nogen måde at sige, om magnetisme faktisk er allestedsnærværende og derfor den primære komponent i kosmos, så kosmologer er stort set holdt op med at være opmærksomme.

I mellemtiden fortsatte astrofysikere med at indsamle data. Vægten af beviserne fik de fleste af dem til at mistænke, at magnetisme faktisk er til stede overalt.

Universets magnetiske sjæl

I 1600 konkluderede den engelske videnskabsmand William Gilbert, der studerede mineralforekomster - naturligt magnetiserede sten, som mennesker har skabt i kompasser i årtusinder - at deres magnetiske kraft "efterligner sjælen." "Han antog korrekt, at Jorden selv er." en stor magnet, "og at de magnetiske søjler" kigger mod Jordens poler."

Magnetiske felter genereres hver gang en elektrisk ladning flyder. Jordens felt kommer for eksempel fra dens indre "dynamo" - en strøm af flydende jern, der syder i dens kerne. Felterne af køleskabsmagneter og magnetiske søjler kommer fra elektroner, der kredser om deres konstituerende atomer.

Men så snart et "frø"-magnetfelt kommer frem fra ladede partikler i bevægelse, kan det blive større og stærkere, hvis svagere felter kombineres med det. Magnetisme "er lidt ligesom en levende organisme," sagde Torsten Enslin, en teoretisk astrofysiker. ved Institut for Astrofysik Max Planck i Garching, Tyskland - fordi magnetfelter udnytter enhver fri energikilde, de kan holde på og vokse fra. De kan sprede sig og påvirke andre områder ved deres tilstedeværelse, hvor de også vokser.”

Ruth Durer, en teoretisk kosmolog ved Universitetet i Genève, forklarede, at magnetisme er den eneste kraft bortset fra tyngdekraften, der kan forme den store struktur af kosmos, fordi kun magnetisme og tyngdekraft kan "nå dig" over store afstande. Elektricitet er på den anden side lokal og kortvarig, da de positive og negative ladninger i enhver region vil blive neutraliseret som helhed. Men du kan ikke annullere magnetiske felter; de har en tendens til at folde sig og overleve.

Alligevel har disse kraftfelter, trods al deres magt, lave profiler. De er immaterielle og opfattes kun, når de handler på andre ting.”Man kan ikke bare fotografere et magnetfelt; det virker ikke på den måde, sagde Reinu Van Veren, en astronom ved Leiden University, som var involveret i den nylige opdagelse af magnetiserede filamenter.

I et papir sidste år antog Wang Veren og 28 medforfattere et magnetfelt i filamentet mellem galaksehobene Abell 399 og Abell 401 ved, hvordan feltet omdirigerer højhastighedselektroner og andre ladede partikler, der passerer gennem det. Når deres baner drejer sig i feltet, udsender disse ladede partikler svag "synkrotronstråling".

Synkrotronsignalet er stærkest ved lave radiofrekvenser, hvilket gør det klar til detektion med LOFAR, en række af 20.000 lavfrekvente radioantenner spredt ud over Europa.

Holdet indsamlede faktisk data fra glødetråden tilbage i 2014 i løbet af en otte-timers del, men dataene sad i bero, da radioastronomisamfundet brugte år på at finde ud af, hvordan man kunne forbedre kalibreringen af LOFARs målinger. Jordens atmosfære bryder radiobølger, der passerer gennem den, så LOFAR ser rummet som fra bunden af en swimmingpool. Forskerne løste problemet ved at spore udsvingene af "beacons" på himlen - radiosendere med præcist kendte placeringer - og korrigere udsvingene for at fjerne blokeringen af alle data. Da de anvendte sløringsalgoritmen på filamentdataene, så de straks synkrotronstrålingen gløde.

Filamentet ser magnetiseret ud overalt, ikke kun i nærheden af galaksehobe, der bevæger sig mod hinanden fra begge ender. Forskerne håber, at det 50-timers datasæt, de i øjeblikket analyserer, vil afsløre flere detaljer. For nylig har yderligere observationer fundet magnetiske felter, der udbreder sig langs hele længden af den anden filament. Forskerne planlægger at offentliggøre dette arbejde snart.

Tilstedeværelsen af enorme magnetfelter i mindst disse to strenge giver vigtig ny information. "Det forårsagede ret meget aktivitet," sagde Wang Veren, "fordi vi nu ved, at magnetfelterne er relativt stærke."

Lys gennem tomrummet

Hvis disse magnetiske felter stammer fra spædbarnets univers, opstår spørgsmålet: hvordan? "Folk har tænkt over dette spørgsmål i lang tid," sagde Tanmai Vachaspati fra Arizona State University.

I 1991 foreslog Vachaspati, at magnetiske felter kunne være opstået under en elektrosvag faseovergang - det øjeblik, en brøkdel af et sekund efter Big Bang, hvor elektromagnetiske og svage kernekræfter blev skelnelige. Andre har foreslået, at magnetisme materialiserede sig mikrosekunder senere, da protoner blev dannet. Eller kort derefter: den afdøde astrofysiker Ted Harrison argumenterede i den tidligste urteori om magnetogenese i 1973, at et turbulent plasma af protoner og elektroner kan have forårsaget de første magnetfelter til at dukke op. Endnu andre har foreslået, at dette rum var blevet magnetiseret, selv før alt dette, under kosmisk inflation - en eksplosiv udvidelse af rummet, der angiveligt sprang op - lancerede selve Big Bang. Det er også muligt, at dette ikke skete, før strukturerne voksede en milliard år senere.

Måden at teste teorierne om magnetogenese på er at studere strukturen af magnetiske felter i de mest uberørte områder af det intergalaktiske rum, såsom stille dele af filamenter og endnu flere tomme hulrum. Visse detaljer - for eksempel om feltlinjerne er glatte, spiralformede eller "buede i alle retninger, som en garnnøgle eller noget andet" (ifølge Vachaspati), og hvordan billedet ændrer sig forskellige steder og i forskellige skalaer - bære rig information, der kan sammenlignes med teori og modellering. For eksempel, hvis magnetiske felter blev skabt under en elektrosvag faseovergang, som foreslået af Vachaspati, så skulle de resulterende kraftlinjer være spiralformede, "som en proptrækker," sagde han.

Fangsten er, at det er svært at opdage kraftfelter, der ikke har noget at trykke på.

En metode, banebrydende af den engelske videnskabsmand Michael Faraday tilbage i 1845, detekterer et magnetfelt ved den måde, det roterer polarisationsretningen af lys, der passerer gennem det. Mængden af "Faraday rotation" afhænger af styrken af magnetfeltet og frekvensen af lyset. Ved at måle polariseringen ved forskellige frekvenser kan du således udlede styrken af magnetisme langs synslinjen. "Hvis du gør det fra forskellige steder, kan du lave et 3D-kort," sagde Enslin.

Forskere er begyndt at lave grove målinger af Faradays rotation med LOFAR, men teleskopet har problemer med at udvælge et ekstremt svagt signal. Valentina Vacca, en astronom og kollega til Govoni ved National Institute of Astrophysics, udviklede for et par år siden en algoritme til statistisk at behandle fine Faraday-rotationssignaler ved at lægge mange dimensioner af tomme rum sammen. "Dybest set kan dette bruges til tomrum," sagde Wakka.

Men Faradays metode vil for alvor tage fart, når næste generations radioteleskop, et kæmpe internationalt projekt kaldet en "array af kvadratkilometer", lanceres i 2027. "SKA er nødt til at skabe et fantastisk Faraday-net," sagde Enslin.

Indtil videre er det eneste bevis på magnetisme i hulrummene, at observatører ikke kan se, når de ser på genstande kaldet blazarer, der ligger bag hulrummene.

Blazarer er lyse stråler af gammastråler og andre energiske kilder til lys og stof, drevet af supermassive sorte huller. Når gammastråler rejser gennem rummet, kolliderer de nogle gange med gamle mikrobølger, hvilket resulterer i en elektron og en positron. Disse partikler hvæser derefter og bliver til lavenergi-gammastråler.

Men hvis lyset fra en blazar passerer gennem et magnetiseret tomrum, vil lavenergi-gammastråler synes at være fraværende, begrundede Andrei Neronov og Yevgeny Vovk fra Geneva Observatory i 2010. Det magnetiske felt vil afbøje elektroner og positroner fra sigtelinjen. Når de henfalder til lavenergi-gammastråler, vil disse gammastråler ikke blive rettet mod os.

Faktisk, da Neronov og Vovk analyserede data fra en passende placeret blazar, så de dens højenergiske gammastråler, men ikke lavenergigammastrålesignalet. "Det er mangel på et signal, som er et signal," sagde Vachaspati.

Manglen på signal er usandsynligt et rygende våben, og alternative forklaringer på de manglende gammastråler er blevet foreslået. Imidlertid peger efterfølgende observationer i stigende grad på Neronovs og Vovks hypotese om, at hulrummene er magnetiserede. Dette er flertallets mening, - sagde Dürer. Mest overbevisende var det, at et hold i 2015 overlejrede mange dimensioner af blazarer bag hulrum og formåede at drille den svage glorie af lavenergi-gammastråler rundt om blazerne. Effekten er præcis, hvad man ville forvente, hvis partiklerne blev spredt af svage magnetfelter - kun målte omkring en milliontedel af en trillion så stærk som en køleskabsmagnet.

Kosmologiens største mysterium

Det er slående, at denne mængde af primordial magnetisme kan være præcis, hvad der er nødvendigt for at løse Hubble-stressen - problemet med universets overraskende hurtige udvidelse.

Dette er, hvad Poghosyan indså, da han så de seneste computersimuleringer af Carsten Jedamzik fra universitetet i Montpellier i Frankrig og hans kolleger. Forskerne tilføjede svage magnetfelter til et simuleret, plasmafyldt ungt univers og fandt ud af, at protoner og elektroner i plasmaet fløj langs magnetiske feltlinjer og akkumulerede i områder med den svageste feltstyrke. Denne klumpningseffekt fik protonerne og elektronerne til at kombinere for at danne brint - en tidlig faseændring kendt som rekombination - tidligere end de ellers ville have gjort.

Poghosyan, der læste Jedamziks artikel, indså, at dette kunne lindre Hubbles spændinger. Kosmologer beregner, hvor hurtigt rummet skal udvide sig i dag ved at observere det gamle lys, der udsendes under rekombination. Lyset afslører et ungt univers oversået med klatter, der blev dannet af lydbølger, der plaskede rundt i det oprindelige plasma. Hvis rekombinationen skete tidligere end forventet på grund af virkningen af fortykkelse af magnetfelterne, så kunne lydbølgerne ikke forplante sig så langt frem, og de resulterende dråber ville være mindre. Det betyder, at de pletter, vi ser på himlen siden rekombination, burde være tættere på os, end forskerne antog. Lyset, der kom fra klumperne, skulle rejse en kortere afstand for at nå os, hvilket betyder, at lyset skulle rejse gennem et hurtigere ekspanderende rum. “Det er som at prøve at løbe på en ekspanderende overflade; du tilbagelægger en kortere distance, - sagde Poghosyan.

Resultatet er, at mindre dråber betyder en højere estimeret hastighed af kosmisk ekspansion, hvilket bringer den estimerede hastighed meget tættere på at måle, hvor hurtigt supernovaer og andre astronomiske objekter faktisk ser ud til at flyve fra hinanden.

"Jeg tænkte, wow," sagde Poghosyan, "dette kan indikere for os den reelle tilstedeværelse af [magnetiske felter]. Så jeg skrev straks til Carsten." De to mødtes i Montpellier i februar, lige før fængslet blev lukket, og deres beregninger viste, at mængden af primær magnetisme, der er nødvendig for at løse Hubble-spændingsproblemet, også stemmer overens med blazarens observationer og den antagne størrelse af de indledende felter. nødvendig for at dyrke enorme magnetiske felter, der dækker klynger af galakser og filamenter. "Så det hele konvergerer på en eller anden måde," sagde Poghosyan, "hvis det viser sig at være sandt."