Магнитные поля на самых ранних этапах существования Вселенной могли быть в миллиарды раз слабее небольшого магнита на холодильнике — или сравнимы с магнетизмом нейронов человеческого мозга. Тем не менее количественно измеримые следы этих полей до сих пор сохранились в космической паутине.
Эти выводы вытекают из четверти миллиона компьютерных симуляций, которые помогли ограничить диапазон силы первичных магнитных полей. Результаты исследования опубликованы в Physical Review Letters.
Магнитная космическая паутина
«Космическая паутина, о которой предстоит еще многое узнать, представляет собой нитевидную структуру, соединяющую галактики, которая пронизывает Вселенную. Одна из ее многих неразгаданных тайн — почему она намагничена не только вблизи галактик, где этого можно было ожидать, но и в удаленных, слабо населенных регионах, которые составляют основную часть космической паутины. Это сложнее объяснить, — говорит Мак Павичевич из Международной школы передовых исследований SISSA в Триесте, ведущий автор исследования. — Наша гипотеза заключалась в том, что это может быть наследие событий, произошедших во время рождения Вселенной, и что магнетизм связан в основном с физическими процессами в первичной Вселенной. Например, филаменты могли намагнититься в процессе инфляции в начале Большого взрыва или чуть позже во время фазовых переходов».
У истоков Вселенной
Ученые провели более 250 000 компьютерных симуляций для изучения космической паутины и лучшего понимания влияния первичных магнитных полей. По словам соавтора исследования Вида Иршича из Хартфордширского университета, «это самые реалистичные и масштабные современные симуляции влияния первичного магнитного поля на межгалактическую космическую паутину».
«Сравнивая эти симуляции с данными наблюдений, мы увидели, что наши гипотезы были верны. Когда влияние первичных полей включено 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», — продолжает Павичевич.
Верхний предел
Верхний предел интенсивности первичных магнитных полей тоже оказался в несколько раз ниже, чем предполагалось ранее.
«Таким образом, наше исследование устанавливает строгие ограничения на интенсивность магнитных полей, царивших в самые первые мгновения Вселенной, и согласуется с недавними результатами, полученными в независимых данных и исследованиях реликтового излучения», — подытожили исследователи.
Они рассчитывают сверить свои результаты с данными наблюдений космического телескопа «Джеймс Уэбб».
«Эти новые ограничения не только помогут нам понять влияние первичных магнитных полей на эволюцию космоса, но также имеют важные последствия для других теоретических моделей, усиливающих формирование структуры», — добавил Иршич.