İnsanların gözlemlediği tüm astrofiziksel nesneler manyetik alanlarla çevrilidir. Üstelik yalnızca çevredeki alanda değil
Her yerde manyetik alanlar
Doğal manyetik alanlar her yerde bulunurEvrende. Mıknatıslanmış minerallerle etkileşimleri nedeniyle ilk kez binlerce yıl önce Dünya'da keşfedildiler. İnsanlar onların doğasını veya kökenini anlamadan çok önce navigasyon için kullanılıyorlardı. Güneş'teki manyetizma, yıldızın yaydığı ışık spektrumu üzerindeki etkisi nedeniyle yirminci yüzyılın başında keşfedildi. O zamandan bu yana, derin uzayı gözlemlemek için daha güçlü teleskoplar kullanan bilim insanları, bu alanların her yerde olduğunu keşfettiler.
Ve bilim adamları uzun zamandır öğrenmiş olsalar daKalıcı mıknatısların ve elektromıknatısların üretimi ve kullanımı nedeniyle bu alanların Evrendeki doğal kökeni bir sır olarak kaldı. Yakın zamanda yapılan bir araştırmada bilim insanları bu bulmacanın bir kısmını çözdü ancak konunun birçok yönü hâlâ tartışılıyor.
Daha önceki çalışmalarda bilim insanları bunun nasıl olduğunu anlamışlardı.türbülans, sözde dinamo süreci yoluyla önceden var olan manyetik alanları güçlendirebilir. Ancak bu keşif yalnızca daha fazla soruyu gündeme getirdi. Eğer türbülanslı bir dinamo yalnızca mevcut olanları güçlendirebiliyorsa, o zaman orijinal "tohum" manyetik alan nereden geldi?
Yeni çalışmanın bir parçası olarak, bilim adamları anatamamen manyetize edilmemiş bir durumdan, dinamo mekanizmasının onu gözlemlenebilir büyüklüklere yükseltmesi için yeterince güçlü olduğu bir noktaya kadar bir alan oluşturan süreçler.
Dinamo etkisi ve kablosuz evren
Bilim adamları nasıl yaratılacağını düşündülerLaboratuvardaki elektrik ve manyetik alanlar. Bakır tel gibi iletkenler içlerinden geçtiğinde elektrik alanları oluşur. Daha sonra elektrik akımlarını kontrol edebilirler. Bu, insanların her gün kullandığı elektriği üretir. Bu indüksiyon süreci sayesinde, büyük jeneratörler veya dinamolar mekanik enerjiyi evlerimize ve ofislerimize güç sağlayan elektromanyetik enerjiye dönüştürür. Dinamoların en önemli özelliği, çalışabilmeleri için manyetik alanlara ihtiyaç duymalarıdır.
Ama Evrende kablo yokya da büyük çelik yapılar, peki alanlar nasıl ortaya çıkıyor? Bu sorunun çözümündeki ilerleme, yaklaşık bir yüzyıl önce, bilim adamlarının Dünya'nın manyetik alanının kaynağı hakkında düşünmeye başlamasıyla başladı. O zamana kadar sismik dalga yayılımı üzerine yapılan çalışmalar, mantonun daha soğuk yüzey katmanlarının altındaki gezegenlerin çoğunun sıvı olduğunu göstermişti. Bilim insanları ayrıca Dünya'da erimiş nikel ve demirden oluşan bir çekirdek bulunduğunu da fark etti. Araştırmacılar, bu sıcak, elektriksel olarak iletken sıvının konvektif hareketinin ve gezegenin dönüşünün bir şekilde birleşerek Dünya'nın alanını oluşturduğunu öne sürdüler.
Sonunda modeller ortaya çıktıkonvektif hareketin mevcut bir alanı nasıl geliştirebileceğini gösterdi. Bu, büyük ölçekli yapıların küçük ölçekli dinamiklerden kendiliğinden ortaya çıktığı, karmaşık dinamik sistemlerde sıklıkla gözlemlenen bir özellik olan kendi kendini organize etmenin bir örneğidir. Ancak tıpkı bir enerji santralinde olduğu gibi, manyetik alan oluşturmak için manyetik alana ihtiyacınız vardır.
Benzer bir süreç her yerde yaşanıyorEvren. Ancak yıldızlarda, galaksilerde ve aralarındaki boşlukta elektriği ileten sıvı, erimiş metal değil, plazmadır. Maddenin bu hali, elektronlar atomlarından sıyrıldığında ortaya çıkar. Dünya'da plazma yıldırım şeklinde görülebilir. Böyle bir ortamda dinamo etkisi minimum düzeyde başlarsa mevcut manyetik alanı güçlendirebilir.
Birincil manyetik alanların simülasyonu
Bu birincil veya minimal nereden geldi?manyetik alan? Bunu öğrenmek için bilim adamları, sonuçları PNAS tarafından yayınlanan bir çalışma yürüttüler. Çalışma yazarı ve MIT yüksek lisans öğrencisi Moonee Zhou, temel teoriyi geliştirdi ve minimum alanın ortaya çıkmasından hangi temel süreçlerin sorumlu olduğunu anlamak için güçlü süper bilgisayarlar üzerinde sayısal simülasyonlar gerçekleştirdi.
Mıknatıslanmamış plazmanın büyük ölçekli hareketlerinden kaynaklanan filamentli birincil manyetik alanların görselleştirilmesi.
Kredi: Muni Zhou ve ark.
Var olan plazmanın önemli özelliklerinden biriyıldızlar ve galaksiler arasında oldukça dağınıktır; metreküp başına bir parçacık civarındadır. Üstelik yıldızların içindeki parçacıkların yoğunluğu yaklaşık 30 kat daha fazladır. Düşük yoğunluk, kozmolojik plazmalardaki parçacıkların asla çarpışmadığını gösterir ve bu da onların davranışları üzerinde önemli bir etkiye sahiptir.
Bilim insanları plazmadaki dinamikleri takip etti.iyi düzenlenmiş dalgalardan gelişmiş, ancak genlik arttıkça türbülanslı hale gelmiş ve etkileşimler oldukça doğrusal olmayan hale gelmiştir. Küçük ölçekli plazma dinamiğinin makroskobik astrofiziksel süreçler üzerindeki ayrıntılı etkisini birleştirerek, ilkel manyetik alanların kendiliğinden oluşturulabileceğini gösterdiler. kayma akışları kadar basit genel büyük ölçekli hareketler nedeniyle. Dünya'da olduğu gibi, mekanik enerji manyetik enerjiye dönüştürüldü.
Hesaplamalarının önemli bir sonucu şuydu:Beklenen kendiliğinden oluşturulan manyetik alanın genliği. Sıfırdan plazmanın “mıknatıslandığı” seviyeye, yani alanın varlığı dinamiklerini güçlü bir şekilde etkilediği seviyeye kadar büyüyebildiği ortaya çıktı. Bu noktada geleneksel bir dinamo mekanizması, alanları gözlemlenebilir seviyelere çıkarabiliyor. Böylece yeni çalışma, kozmolojik ölçekte manyetik alanların oluşumu için kendi içinde tutarlı bir model sunuyor ve bunların nasıl "yoktan" ortaya çıkabileceğini açıklıyor.
Sonuç nedir?
Wisconsin'den Profesör Ellen ZweibelAraştırmanın ortak yazarı Madison Üniversitesi şunları söylüyor: “Kozmolojide onlarca yıllık ilerlemeye rağmen, evrendeki manyetik alanların kökeni hala bilinmiyor. Bu temel sorunu çözmeyi amaçlayan modern plazma fiziği teorisini ve sayısal simülasyonları görmek güzel."
Zhou ve meslektaşları gelişmeye devam edecekİlk alan oluşumundan dinamo amplifikasyon aşamasına geçişi modelleyin ve inceleyin. Bilim insanları ayrıca bu sürecin astronomik gözlemlerle tutarlı bir zaman ölçeğinde işleyip işleyemeyeceğini de öğrenmek istiyorlar. Araştırmacılara göre, "Bu çalışma şunları temsil ediyor: Evrendeki manyetogenezi anlamak için yeni bir paradigma oluşturmanın ilk adımı."
Daha fazla oku
Yerçekimi ve karanlık madde mevcut değil: fizikçilerin yeni çalışmasıyla ilgili ana şey
Evrende garip bir şey oluyor: Hubble sabitindeki tutarsızlıklar nasıl açıklanır?
Neden Rusya'daki Bologna eğitim sistemini gerçekten iptal etmek istiyorlar?