Styrken af magnetfelterne her på Jorden, på Solen, i det mellemplanetære rum, på stjerner i vores galakse (Mælkevejen; nogle af dem alligevel), i det interstellare medium (ISM) i vores galakse og i ISM af andre spiralgalakser (nogle af dem alligevel) er blevet målt. Men der har ikke været nogen målinger af styrken af magnetiske felter i rummet mellem galakser (og mellem klynger af galakser; IGM og ICM).
Indtil nu.
Men hvem bekymrer sig? Hvilken videnskabelig betydning har styrken af magnetiske felt IGM og ICM?
Estimater af disse felter kan muligvis give "en anelse om, at der var en eller anden grundlæggende proces i det intergalaktiske medium, der gjorde magnetfelter," siger Ellen Zweibel, en teoretisk astrofysiker ved University of Wisconsin, Madison. En “top-down” -idee er, at alt rummet på en eller anden måde blev efterladt med et let magnetfelt kort efter Big Bang - omkring slutningen af inflationen, Big Bang Nucleosynthesis eller afkobling af baryonic stof og stråling - og dette felt voksede i styrke som stjerner og galakser samlet og forstærket dens intensitet. En anden "bottom-up" -mulighed er, at magnetiske felter, der oprindeligt blev dannet af bevægelse af plasma i små genstande i det primordiale univers, såsom stjerner, og derefter forplantes udad i rummet.
Så hvordan estimerer du styrken af et magnetfelt, titusinde eller hundreder af millioner af lysår væk, i områder i rummet en lang afstand fra nogen galakser (langt mindre klynger af galakser)? Og hvordan gør du det, når du forventer, at disse felter skal være meget mindre end en nanoGauss (nG), måske så lille som en femtoGauss (fG, som er en milliondel af en nanoGauss)? Hvilket trick kan du bruge ??
En meget pæn en, der er afhængig af fysik, der ikke direkte er testet i noget laboratorium, her på Jorden, og som usandsynligt vil blive testet i løbet af levetiden for nogen, der læser dette i dag - produktionen af positron-elektronpar, når en højenergi-gammastrålefoton kolliderer med en infrarød eller mikrobølgeovn (dette kan ikke testes i noget laboratorium i dag, fordi vi ikke kan fremstille gammastråler med tilstrækkelig høj energi, og selvom vi kunne, kolliderer de så sjældent med infrarødt lys eller mikrobølger vi bliver nødt til at vente århundreder for at se et sådant par produceret). Men blazars producerer rigelige mængder TeV gamma-stråler, og i intergalaktiske rum er mikrobølgefotoner rigelige (det er hvad den kosmiske mikrobølgebakgrund - CMB - er!), Og det er også langt infrarøde.
Efter at være blevet produceret, vil positron og elektron interagere med CMB, lokale magnetfelter, andre elektroner og positroner osv. (Detaljerne er ret rodede, men blev grundlæggende udarbejdet for nogen tid siden), med det nettoresultat, at observationer af fjerne, lyse kilder til TeV gamma-stråler kan indstille nedre grænser for styrken af IGM og ICM, gennem hvilke de kører. Flere nylige artikler rapporterer resultaterne af sådanne observationer ved hjælp af Fermi Gamma-Ray-rumteleskopet og MAGIC-teleskopet.
Så hvor stærke er disse magnetfelter? De forskellige papirer giver forskellige tal, fra større end et par tiendedele af en femtoGauss til større end et par femtoGauss.
”Det faktum, at de har lagt en nedre grænse på magnetiske felter langt ude i intergalaktisk rum, ikke forbundet med nogen galakse eller klynger, antyder, at der virkelig var en proces, der handlede på meget brede skalaer i hele universet,” siger Zweibel. Og denne proces ville have fundet sted i det tidlige univers, ikke længe efter Big Bang. ”Disse magnetiske felter kunne ikke have dannet sig for nylig og skulle have dannet sig i det urhellige univers,” siger Ruth Durrer, en teoretisk fysiker ved Universitetet i Genève.
Så måske har vi endnu et vindue ind i fysikken i det tidlige univers; hurra!
Kilder: Science News, arXiv: 1004.1093, arXiv: 1003.3884
