宇宙磁场

磁场几乎无处不在。在我们身边,台灯的电源线,手机电池,脚下的大地都会产生磁场。

这些磁场是由运动的带电粒子产生的。在电源线和电池内部,电子在电路中移动产生磁场;在地核中,带电的液态铁围绕地心旋转产生地磁场;在恒星内部,等离子体的运动产生了恒星的磁场。

磁场不仅存在于地球上,也存在于宇宙中。在银河系中,磁力线可以从一颗恒星延伸到另一颗恒星,而在Tai型星系团中,更大的磁场可以连接不同的星系。

2019年的一项观测表明,磁场也存在于宇宙网,这是人类发现的最大的宇宙结构。那些看似相距甚远的互不相连的星系团,其实是彼此相连的——它们起着连接的作用,是由宇宙气体、尘埃和暗物质组成的丝线。这种丝线结构就像一根编织宇宙之网的线,丝线结构之间有一种宏大的空性。

天文学家发现,在宇宙网的一个丝线结构中,有5000万光年的磁力线。据此,科学家提出了一个问题:浩瀚的宇宙网中是否存在磁场?

如果答案是肯定的,那么科学家可以肯定,在BIGBANG中,这个磁场曾经出现过,影响了宇宙物质的扩散。

除了引力,电磁力是唯一已知的范围足够远的影响宇宙演化的基本力。如果天文学家能够证明浩瀚宇宙中确实存在磁场,那么天文学家就可以解开几个不断困扰他们的谜团,比如宇宙中最早的恒星是如何形成的。




初级磁场

到目前为止,天文学家发现的所有恒星都诞生在星系中,磁场在它们的形成过程中发挥了重要作用。在星云中,磁场协助引力积累物质,形成一颗又一颗恒星。

如果磁力线直接穿过星云,相应的磁场可以使气体、尘埃等物质流向星云中的特定区域。

重力可以加速这个过程。因此,在磁场和引力的共同作用下,星云特定区域的气体密度时不时增加,压力和温度也随之上升。最终这个区域的温度上升到极限,引发核聚变——恒星诞生了。

长期以来,天文学家认为早期宇宙没有磁场,但这一理论无法解释矮星系中诞生的第一批恒星是如何形成的。因此,天文学家推测,第一批恒星的组成要么是在没有磁场的情况下爆发,要么是大爆炸产生了初级磁场。

间接证据

天文学家此前认为初级磁场可能有两个诞生时间:一个是大爆炸后1微秒内;第二,在大爆炸后的38万年里,由质子和电子组成的等离子体湍流产生了初级磁场。

现在,原来的磁场已经变得很小了,但是仍然有一个中心可以探测到它的宇宙网中的空虚。在那里,主磁场的信号不会被来自星系团的强磁场干扰或掩盖。

为此天文学家设计了“5女少日”的间接观测方法,证明了原始磁场的存在。

在穿越宇宙网的浩瀚过程中,局部高能伽马射线会转化为带电粒子,而这些带电粒子又会转化为能量低得多的伽马射线。

如果宇宙网络中没有磁铁,那么低能量的伽马射线就会被望远镜直接接收到。但如果空无一物中有磁场;然后磁场会改变带电粒子的轨迹,所以这些低能伽马射线永远不会传播到地球。

天文学家利用费米伽马射线空间望远镜观测强光源发出的伽马射线,但到目前为止,费米空间望远镜还没有捕捉到任何低能伽马射线。这说明原生磁场确实存在。

(摘自科普杂志《好奇号》http://www.zazhipu.com/2020735.html 《好奇号》杂志延续Cricket Media的办刊理念,通过启发式的阅读,帮助孩子提高心智,发展情商,感知世界,激发想象,培养孩子的自信心、创造力和好奇心。)

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页面更新:2024-05-17

标签:磁场   伽马射线   磁力线   宇宙   天文学家   星系   丝线   星云   恒星   粒子

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