Магнитные поля в ранней Вселенной могли быть в миллиарды раз слабее магнита на холодильнике

Магнитные поля, сформировавшиеся на самых ранних этапах существования Вселенной, могли быть в миллиарды раз слабее небольшого магнита на холодильнике. Их сила сопоставима с магнетизмом, генерируемым нейронами человеческого мозга. Несмотря на такую слабость, количественные следы их существления до сих пор сохранились в космической паутине — видимых космических структурах, соединённых по всей Вселенной.

Эти выводы получены в результате исследования с использованием около четверти миллиона компьютерных симуляций, проведённого командой из Международной школы перспективных исследований (SISSA) в сотрудничестве с университетами Хартфордшира, Кембриджа, Ноттингема, Стэнфорда и Потсдама. Наблюдательные данные впоследствии использовались для проверки этих выводов.

Исследование, недавно опубликованное в Physical Review Letters, определяет как возможные, так и максимальные значения силы первичных магнитных полей. Оно также предлагает возможность уточнить наши знания о ранней Вселенной и формировании первых звёзд и галактик.

Магнитная космическая паутина

«Космическая паутина, о которой предстоит ещё многое узнать, представляет собой филаментарную структуру, соединяющую галактики, которые пронизывают Вселенную. Одна из её многих неразгаданных тайн — почему она намагничена не только вблизи галактик, где этого можно было ожидать, но и в удалённых регионах, которые редко населены и составляют основную часть космической паутины. Это сложнее объяснить», — комментируют Мак Павичевич, аспирант SISSA и ведущий автор исследования, и Маттео Виэль, его научный руководитель и соавтор исследования.

250 000 симуляций для изучения ранней Вселенной

Международная команда использовала более 250 000 компьютерных симуляций для изучения космической паутины и лучшего понимания влияния первичных магнитных полей. Вид Иршич из Университета Хартфордшира, соавтор исследования, подчёркивает, что «это самые реалистичные и крупнейшие современные симуляции влияния первичного магнитного поля на межгалактическую космическую паутину».

Павичевич и Виэль объясняют: «Сравнивая эти симуляции с данными наблюдений, мы увидели, что наши гипотезы верны. Когда влияние первичных полей включается в картину, космическая паутина выглядит иначе и больше соответствует наблюдаемым данным. В частности, мы можем сказать, что стандартная модель Вселенной с очень слабым магнитным полем около 0,2 наногаусса на самом деле гораздо лучше соответствует экспериментальным данным».

Новый верхний предел силы полей

Учёные вывели особенно низкое значение для величины первичных магнитных полей, установив новый верхний предел, в несколько раз ниже, чем предполагалось ранее.

«Наше исследование устанавливает строгие ограничения на интенсивность магнитных полей, сформировавшихся в самые ранние моменты Вселенной, и согласуется с недавними результатами, полученными в независимых данных и исследованиях реликтового излучения», — отмечают исследователи.

Эти доказательства помогут улучшить наше понимание событий в ранней Вселенной. Магнитное поле увеличило бы плотность космической паутины, ускоряя процесс формирования звёзд и галактик. Дальнейшая проверка результатов возможна с помощью наблюдений космического телескопа «Джеймс Уэбб».