Misteriosi campi magnetici illuminavano l’universo

Sei circondato da campi magnetici. Viene, tra le altre cose, dal cavo alla lampada da tavolo illuminata, alla batteria del tuo cellulare e al terreno sotto i tuoi piedi.

I campi magnetici si formano spostando cariche elettriche. Nasce nei cavi e nei telefoni cellulari dalle migrazioni di elettroni, e nel nucleo del pianeta c’è la rotazione in grumi di ferro liquido e in stelle come il nostro sole, sono i moti nel plasma delle particelle elementari che le distruggono, in isolamento .

I campi magnetici arrivano lontano nello spazio. Le linee di campo saltano da una stella all’altra in tutta la nostra galassia e campi magnetici ancora più grandi si estendono tra le galassie in ammassi di galassie giganti.

Nel 2019, le osservazioni hanno mostrato che i campi magnetici si verificano anche su scala più ampia, nella cosiddetta ragnatela cosmica, dove filamenti di gas sottili collegano gli ammassi di galassie.

Un gruppo internazionale di astronomi Scoprire 50 milioni di anni luce di linee di campo magnetico corrono lungo uno di questi filamenti di gas. Sorge una domanda fondamentale: i vasti vuoti nell’universo tra i filamenti di gas sono anche intrecciati con i campi magnetici?

Se sì, allora il magnetismo deve essere già nato Big Bang E ha svolto un ruolo importante nella distribuzione della materia nell’universo.

Oltre alla gravità, il magnetismo è l’unica forza naturale conosciuta con una portata sufficientemente lunga da modellare l’universo nel suo insieme.

Se gli astronomi possono dimostrare che si verifica anche in grandi vuoti, possiamo ottenere risposte a molti grandi misteri, ad esempio su come furono illuminate le prime stelle dell’universo.

Aiuto al parto per le stelle

Tutte le stelle oggi si formano nelle galassie, ed è lì che il magnetismo gioca un ruolo importante. Nelle nebulose galattiche, i campi magnetici gravitazionali aiutano a tenere insieme la materia in modo che le stelle possano formarsi.

Se le linee del campo magnetico conducono direttamente nella nebulosa, il campo può creare fiumi di gas diretti verso un’area specifica della nebulosa.

La gravità accelera il processo, in modo che la densità del gas aumenti e la temperatura e la pressione aumentino. Alla fine diventa così caldo nella nuvola che iniziano le fusioni e le stelle si accendono.

Ma come si sono formate le prime stelle nelle galassie nane più antiche? O è successo senza l’aiuto dei campi magnetici, anche se gli astronomi non sanno come, oppure la risposta è il magnetismo primordiale dei big bang.

Abbiamo visto indirettamente il dominio primordiale

Gli astronomi ritengono che il magnetismo primordiale abbia avuto origine nel primo microsecondo dopo il Big Bang o nei successivi 380.000 anni, quando tutta la materia era un plasma turbolento di protoni ed elettroni triturati.

Oggi, il magnetismo primordiale può essere così debole che c’è solo un posto in cui possiamo rilevarlo: nei grandi vuoti dell’universo, dove è indisturbato e inghiottito da campi più forti che sono sorti negli ammassi di galassie più avanti nella storia dell’universo.

A tal fine, gli astronomi hanno creato un metodo intelligente indiretto, che ha già mostrato segni dell’esistenza della sfera primordiale. Il metodo prevede la misurazione della radiazione gamma da sorgenti luminose estremamente potenti attorno ai buchi neri supermassicci in galassie lontane.

Lungo il percorso attraverso il vuoto dell’universo, frammenti della potente radiazione vengono convertiti in particelle cariche, che a loro volta si trasformano in radiazioni gamma, anche se con molta meno energia.

Se non c’è magnetismo nel vuoto, la radiazione raggiungerà i nostri telescopi, ma se il vuoto è magnetizzato, il campo magnetico deve spazzare via le particelle cariche, in modo che la radiazione da esse non raggiunga.

Gli astronomi hanno utilizzato il telescopio spaziale Fermi per effettuare le misurazioni. Finora non è stata registrata alcuna radiazione debole, indicante l’esistenza della sfera primordiale.

Il campo influenza l’espansione dell’universo

Secondo i calcoli dei ricercatori, il magnetismo primordiale è così debole che l’intensità del campo corrisponde a solo un miliardesimo della forza di un normale magnete da frigorifero.

Questa particolare forza è intrigante in connessione con un altro dei grandi misteri della cosmologia, ovvero la velocità con cui l’universo si sta effettivamente espandendo. Oggi, utilizzando metodi diversi, i ricercatori hanno trovato due risposte a questa domanda.

Un metodo si basa sulla radiazione cosmica di fondo, che fornisce un’istantanea dell’universo 380.000 anni dopo il Big Bang. Da lì, gli astronomi sono preparati per il mondo di oggi.

Nel secondo metodo, gli scienziati partono dal presente e misurano la distanza di supernove vicine e lontane, che rappresentano epoche diverse nella storia dell’universo.

Il problema è che il secondo metodo si traduce in un’espansione del dieci percento più veloce rispetto al primo metodo. Tuttavia, nuove simulazioni al computer che incorporano il magnetismo primordiale nel primo metodo portano alla stessa velocità delle supernove. Pertanto, il problema sembra essere stato risolto.

Deciderà un nuovo telescopio

Prima che gli scienziati possano permettere a un tappo di champagne di volare, devono trovare prove concrete del magnetismo primordiale. Saranno in grado di farlo utilizzando il radiotelescopio SKA, che è in costruzione in Sud Africa e Australia e dovrebbe essere completato nel 2028.

Con migliaia di antenne sparse su due continenti, SKA sarà in grado di rilevare il campo primordiale registrando lampi radio da ammassi di galassie lontane.

Le onde radio di questi lampi oscillano sempre su un certo piano, ad esempio verticalmente, ma se le onde incontrano campi magnetici mentre viaggiano nel vuoto, l’aereo è attorcigliato, quindi potrebbe oscillare invece orizzontalmente. Dopo un certo numero di anni, SKA sarà in grado di raccogliere dati sufficienti per provare o smentire l’esistenza del magnetismo primordiale.

A questo punto, avremo finalmente una risposta sul fatto che il magnetismo che sperimentiamo intorno a noi abbia radici che risalgono alla nascita dell’universo e al big bang.