Гигантские магнитные поля в космосе могут возникать под воздействием турбулентности, случайных и хаотических движений в плазме.
Физики из Колумбийского университета использовали моделирование, чтобы показать, что магнитные поля могут спонтанно возникать в турбулентной плазме. Кроме того, спонтанные движения этой плазмы могут усиливать магнитные поля после того, как они были созданы. Это объясняет гигантские магнитные структуры, которые охватывают огромные расстояния.
Исследователи анализировали, как магнитные поля могут возникать и сохраняться в плазме с низкой плотностью, где ожидается слабая турбулентность. Они использовали кинетическое моделирование для изучения поведения частиц плазмы в различных условиях. Анализ показал, что даже в самой турбулентной и разбавленной плазме магнитные поля могут возникать спонтанно и быстро возрастать со временем.
Плазма — это агрегатное состояние материи, которое состоит в основном из ионов и электронов. Эти заряженные частицы взаимодействуют с магнитными полями. Большая часть видимой материи во Вселенной находится в форме плазмы, но не все плазмы одинаковы. Одни из них плотные и горячие, как Солнце, а другие разреженные и холодные, как межгалактическая среда.
Составное изображение, иллюстрирующее рождение и рост магнитных полей в турбулентной плазме, от слабых полей в мелких масштабах (вверху слева) до больших полей в больших масштабах (внизу справа). Изображение: Columbia University
Результаты моделирования показывают, что турбулентность, вызванная, например, гравитационным воздействием галактик и скоплений, может намагничивать рассеянную плазму межгалактической среды.
Это новое исследование позволяет нам представить виды пространств, в которых рождаются магнитные поля: даже в самых нетронутых, обширных и отдаленных пространствах нашей Вселенной взбалтывающиеся частицы плазмы в турбулентном движении могут спонтанно рождать новые магнитные поля.
Лоренцо Сирони, соавтор исследования