Обычно магнитные поля ассоциируют с планетами и звездами

Популярная механикаНаука

Магнитные поля галактик: что это такое

Обычно магнитные поля ассоциируют с планетами и звездами. Но и у галактик такие поля тоже имеются.

Алексей Левин

В 1949 году американские астрономы Уильям Хилтнер и Джон Холл обнаружили слабую поляризацию звездного света в нашей Галактике. В поисках объяснений этого явления Хилтнер связал эту поляризацию с действием магнитного поля на пылевые частицы. Через год сотрудники Калтеха Леверетт Дэвис и Джесси Гринстайн оценили величину этого поля. Позднее Хилтнер обнаружил этот же эффект в галактике М31 (она же туманность Андромеды) и тем самым положил начало изучению космического магнетизма.

«Намагниченность» космического пространства определяют несколькими способами. Первый — по степени поляризации звездного света. Звездное излучение изначально поляризовано изотропно, но волны с различной поляризацией по-разному рассеиваются на частицах космической пыли, которые вращаются вокруг магнитных силовых линий: волна с линейной поляризацией, вектор которой ортогонален магнитному полю, поглощается сильнее остальных. Такой метод хорошо работает в спиральных галактиках, но не в эллиптических, где пыли очень мало.

b685d1738443ce076448d6f90629c356.jpg
По словам астрофизика из Принстона Анатолия Спитковского, всплески возникают вследствие сильнейшего разогрева плазменной оболочки, окружающей магнетар. Из разлома коры вырывается огненный шар, который излучает гамма-кванты и рентгеновские фотоны. Поскольку магнетар быстро вращается, эти лучи уходят в разных направлениях и могут задеть нашу планету, проявляя себя в виде гамма-всплесков. Спитковский смоделировал этот процесс на компьютере и получил серию изображений.

Величину и направление галактических магнитных полей можно также оценить путем анализа синхротронного излучения релятивистских электронов, которые закручиваются вокруг магнитных силовых линий. Такие электроны поставляются сверхновыми звездами, которые редко загораются в эллиптических галактиках. О величине этих полей можно судить и по расщеплению спектральных линий атомов водорода, обусловленному эффектом Зеемана, но в эллиптических галактиках водорода опять-таки немного.

Фотонный ветер

В феврале 2006 года японские астрофизики опубликовали модель рождения реликтовых магнитных полей. Они рассмотрели механизм, который мог генерировать эти поля в промежутке между эрой первичного нуклеосинтеза и появлением нейтральных атомов. Обычная материя тогда была горячей плазмой, состоящей из протонов с небольшой добавкой ядер дейтерия, гелия и лития, электронов и высокоэнергетичных фотонов. В этой плазме возникали потоки фотонного ветра, задувавшего из областей с высокой концентрацией квантов в зоны, где их было сравнительно меньше. Фотонные струи увлекали за собой электроны, но практически не влияли на тяжелые носители положительного заряда. Движение электронов рождало вихревые токи, которые и создали первичные магнитные поля протяженностью в миллионы световых лет. Этот механизм прекратил работать примерно через 400 тысяч лет после Большого Взрыва, когда свободные электроны объединились с ионами и перестали взаимодействовать с фотонным газом. По оценкам авторов, сила первичных полей составляла 10-18 гауссов в масштабе мегапарсеков, но на килопарсековой шкале могла оказаться в тысячи и десятки тысяч раз большей. За последующие миллиарды лет поля, рожденные этим механизмом, должны были сильно ослабеть и сейчас вряд ли превышают 10-24 гауссов.

Откуда берется магнетизм

Происхождение галактических магнитных полей объясняют две противоборствующие концепции. Энрико Ферми после публикации первых результатов Хилтнера выдвинул гипотезу реликтового магнетизма, возникшего вскорости после Большого взрыва. По его мнению, галактики захватили и усилили эти магнитные потоки, в результате чего возникли поля, которые мы наблюдаем сегодня. Английский астроном Фред Хойл выступил с серьезными возражениями, а американский астрофизик Юджин Паркер объяснял галактический магнетизм круговыми движениями плазмы в галактиках и их скоплениях. Позднее эту модель галактического динамо развивали различные ученые (в том числе ив СССР).

f085d7806bd3b42e9c2691fa98cc53cb.jpg

«Теории реликтовых полей подчас выглядят весьма элегантно, и некоторые даже могут оказаться верными. Однако, чтобы это выяснить, необходимо точно измерить межгалактический магнетизм, а это еще никому не удавалось, — объясняет профессор астрономии Висконсинского университета Эллен Цвейбел. — Иное дело поля внутри галактик и галактических кластеров. Их появление хорошо описывается теорией, предложенной 60 лет назад немецким астрофизиком Людвигом Бирманном. Этот механизм называется батареей Бирманна. Магнитные поля могут возникать и по-другому — скажем, при вращении плазмы, падающей на черную дыру. У природы есть немало способов усилить эту намагниченность — например, посредством сжатия космической плазмы ударными волнами. Такие процессы постоянно происходят в спиральных галактиках, что и обеспечивает стабильность их внутреннего магнетизма».

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Мозг нужен не для мышления: 5 неожиданных фактов от профессора Гарварда Мозг нужен не для мышления: 5 неожиданных фактов от профессора Гарварда

Отрывок из книги ​«Семь с половиной уроков о мозге» ​

Популярная механика
Мама 17-ти детей, которая приручила время Мама 17-ти детей, которая приручила время

Как Валентина Красникова воспитывает детей и развивает популярный женский проект

Лиза
Бактерию обвинили в гибели миллиардов морских звезд у западного побережья Северной Америки Бактерию обвинили в гибели миллиардов морских звезд у западного побережья Северной Америки

Биологи выяснили, что было возбудителем истощающей болезни морских звезд

N+1
Навстречу коммунизму. Останется ли место человеку в посткризисной экономике Навстречу коммунизму. Останется ли место человеку в посткризисной экономике

Человек стал самым слабым и уязвимым звеном в процессе производства товаров

СНОБ
Возможно, математик раскрыл тайну красивейших птичьих мурмураций Возможно, математик раскрыл тайну красивейших птичьих мурмураций

Математик Энди Рейнольдс, возможно, разгадал тайну птичьих мурмураций

ТехИнсайдер
Обливаться вином, прыгать через младенцев: 6 удивительных европейских фестивалей Обливаться вином, прыгать через младенцев: 6 удивительных европейских фестивалей

Шесть оригинальных народных праздников

Forbes
Как превратить внезапные перемены в ресурс? Как превратить внезапные перемены в ресурс?

Можно ли приручить перемены, сделать их созидательными, а не разрушительными?

Psychologies
Молодо, ярко: 7 эффективных digital-проектов 2019 года Молодо, ярко: 7 эффективных digital-проектов 2019 года

Яркие примеры успешных решений в digital-среде

Forbes
«Есть кэш — ты Бог»: миллиардер Игорь Рыбаков о правилах бизнеса в кризис, удаленке и «черных лебедях» «Есть кэш — ты Бог»: миллиардер Игорь Рыбаков о правилах бизнеса в кризис, удаленке и «черных лебедях»

Игорь Рыбаков о пандемии и качелях в финансовом мире

Forbes
46 тонн ко дну: можно ли утопить танк Т-90 46 тонн ко дну: можно ли утопить танк Т-90

Танк Т-90 — штука серьезная, с высоким боевым потенциалом и надежностью

Популярная механика
Ни сна, ни отдыха измученной душе Ни сна, ни отдыха измученной душе

Может ли принудительное лишение сна помочь при депрессии?

N+1
Что почитать на карантине, чтобы не заработать информационный невроз. 7 книг от главы Мicrosoft в России Что почитать на карантине, чтобы не заработать информационный невроз. 7 книг от главы Мicrosoft в России

Несколько книг, которые помогут прийти в себя

Forbes
Путешествие внутрь черной дыры: мысленный эксперимент Путешествие внутрь черной дыры: мысленный эксперимент

Что будет, если звездолет «Тьма» отправится внутрь черной дыры?

Популярная механика
Переходят все границы Переходят все границы

«Ограниченные возможности» – это точно не про них!

Cosmopolitan
Совсем взрослый: почему после 40 лет для бизнесменов открываются новые горизонты Совсем взрослый: почему после 40 лет для бизнесменов открываются новые горизонты

Как возраст влияет на успех в бизнесе?

Forbes
Западные равнинные гориллы поделили территорию без кровавых конфликтов Западные равнинные гориллы поделили территорию без кровавых конфликтов

Равнинные гориллы избегают решать территориальные конфликты драками

N+1
Летось Летось

Только когда же это было, «летось»? Слово это встречается во множестве говоров

Наука и жизнь
10 главных научных трендов следующего десятилетия 10 главных научных трендов следующего десятилетия

Что ждёт тебя помимо старения и приступов ностальгии в ближайшее время

Maxim
Огласите весь список, пожалуйста: чего мы хотим друг от друга? Огласите весь список, пожалуйста: чего мы хотим друг от друга?

У кого больше претензий к партнёру, у мужчин или у женщин

Cosmopolitan

Отрывок из сборника коротких рассказов алкоголика, который решил выкарабкаться

Esquire
Подъем по тревоге Подъем по тревоге

Как перестать волноваться о глобальных проблемах и надвигающемся конце света

GQ
«Элементарно, Ватсон!»: чем нам полезны детективные истории «Элементарно, Ватсон!»: чем нам полезны детективные истории

Тайны, как и детские сказки, уводят нас от страха к уверенности

Psychologies
Как самоизоляция во время Великой чумы помогла Исааку Ньютону совершить научную революцию Как самоизоляция во время Великой чумы помогла Исааку Ньютону совершить научную революцию

Период вынужденной «самоизоляции» биографы Ньютона назовут «годами чудес»

Forbes
Дыра в ткани реальности, в теории, может уничтожить Вселенную Дыра в ткани реальности, в теории, может уничтожить Вселенную

Вселенная, возможно, съедает себя изнутри

Популярная механика
«Даже в мечтах не мог представить такой рост»: какой бизнес бурно развивается во время пандемии «Даже в мечтах не мог представить такой рост»: какой бизнес бурно развивается во время пандемии

Чей бизнес продолжает расти в условиях сложной экономической ситуации?

Forbes
Esquire на карантине: креативный продюсер Дмитрий Болдин — о том, как теперь проходят съемки Esquire на карантине: креативный продюсер Дмитрий Болдин — о том, как теперь проходят съемки

Первый день карантина я встретил как Том Круз в «Ванильном небе»

Esquire
Топ ноутбуков до 50 000: лучшие модели по соотношению цена/качество Топ ноутбуков до 50 000: лучшие модели по соотношению цена/качество

Несколько оптимальных ноутбуков до 50 000 рублей

CHIP
Минисериал на выходные: какими получились «Разрабы» о мрачном мире будущего Минисериал на выходные: какими получились «Разрабы» о мрачном мире будущего

В марте на Hulu вышли «Разрабы» — мрачный сериал о Силиконовой долине

Esquire
Шеф Олли Дабу — о критике, любимых заведениях и Hide Евгения Чичваркина Шеф Олли Дабу — о критике, любимых заведениях и Hide Евгения Чичваркина

Олли Дабу о том, чем полезны уроки кулинарии в школах и о главной ошибке поваров

РБК
Один дома Один дома

В каком возрасте можно оставлять ребенка одного или отпускать в школу?

Лиза
Открыть в приложении