Nadharia ya sumakuumeme kuhusu roho ya ulimwengu

2024 Mwandishi: Seth Attwood | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2023-12-16 16:17

"Mnamo mwaka wa 1945, wakati wa huko, spishi za zamani za sokwe waliokuwa na akili kabla ya sayari ya Dunia walilipua kifaa cha kwanza cha nyuklia., ambayo jamii za ajabu zaidi huita "mwili wa Mungu."

Mara tu baada ya hapo, vikosi vya siri vya wawakilishi wa jamii zenye akili vilitumwa Duniani kufuatilia hali hiyo na kuzuia uharibifu zaidi wa sumakuumeme wa mtandao wa ulimwengu

Utangulizi wa alama za nukuu unaonekana kama njama ya hadithi za kisayansi, lakini hii ndiyo hitimisho haswa ambalo linaweza kutolewa baada ya kusoma nakala hii ya kisayansi. Uwepo wa mtandao huu unaozunguka Ulimwengu wote unaweza kueleza mengi - kwa mfano, jambo la UFO, kutoonekana kwao na kutoonekana, uwezekano wa ajabu, na zaidi ya hayo, kwa njia isiyo ya moja kwa moja, nadharia hii ya "mwili wa Mungu" inatupa uthibitisho wa kweli kwamba kuna maisha baada ya kifo.

Tuko katika hatua ya awali kabisa ya maendeleo na kwa kweli sisi ni "viumbe wenye akili kabla" na ni nani anayejua kama tunaweza kupata nguvu ya kuwa jamii yenye akili kweli.

Wanaastronomia wamegundua kwamba nyuga za sumaku hupenya sehemu kubwa ya anga. Mistari iliyofichika ya uwanja wa sumaku hunyoosha kwa mamilioni ya miaka ya mwanga katika ulimwengu mzima.

Kila mara wanaastronomia wanapokuja na njia mpya ya kutafuta sehemu za sumaku katika maeneo yanayozidi kuwa mbali ya anga, wanazipata kwa njia isiyoeleweka.

Sehemu hizi za nguvu ni vyombo sawa ambavyo vinazunguka Dunia, Jua, na galaksi zote. Miaka 20 iliyopita, wanaastronomia walianza kugundua sumaku inayopenya makundi yote ya galaksi, kutia ndani nafasi kati ya galaksi moja na nyingine. Mistari ya uga isiyoonekana hufagia kwenye nafasi kati ya galaksi.

Mwaka jana, wanaastronomia hatimaye waliweza kuchunguza eneo nyembamba zaidi la anga - nafasi kati ya makundi ya galaksi. Huko waligundua uwanja mkubwa zaidi wa sumaku: miaka milioni 10 ya mwanga wa nafasi ya sumaku, ikichukua urefu wote wa "filament" hii ya mtandao wa cosmic. Filamenti ya pili ya sumaku tayari imeonekana mahali pengine katika nafasi kwa kutumia mbinu sawa. "Tunaangalia tu ncha ya kilima cha barafu," Federica Govoni wa Taasisi ya Kitaifa ya Astrofizikia huko Cagliari, Italia, alisema, ambayo iliongoza ugunduzi wa kwanza.

Swali linatokea: mashamba haya makubwa ya magnetic yalitoka wapi?

"Ni wazi haiwezi kuhusishwa na shughuli za galaksi za mtu binafsi au milipuko ya mtu binafsi au, sijui, upepo kutoka kwa supernovae," alisema Franco Vazza, mwanaastrofizikia katika Chuo Kikuu cha Bologna ambaye hufanya simu za kisasa za kompyuta za mashamba ya sumaku ya ulimwengu. hii."

Uwezekano mmoja ni kwamba sumaku ya ulimwengu ni ya msingi, ikifuata nyuma hadi kuzaliwa kwa ulimwengu. Katika kesi hii, sumaku dhaifu inapaswa kuwepo kila mahali, hata katika "utupu" wa mtandao wa cosmic - maeneo ya giza zaidi, tupu zaidi ya Ulimwengu. Usumaku wa kila mahali ungepanda mashamba yenye nguvu ambayo yalisitawi katika makundi ya nyota na makundi.

Usumaku msingi pia unaweza kusaidia kutatua fumbo lingine la ulimwengu linalojulikana kama mkazo wa Hubble - bila shaka mada motomoto zaidi katika kosmolojia.

Tatizo lililo msingi wa mvutano wa Hubble ni kwamba ulimwengu unaonekana kupanuka kwa kasi zaidi kuliko inavyotarajiwa kutoka kwa sehemu zake zinazojulikana. Katika nakala iliyochapishwa mtandaoni mnamo Aprili na kukaguliwa kwa kushirikiana na Barua za Mapitio ya Kimwili, wanasaikolojia Karsten Jedamzik na Levon Poghosyan wanasema kuwa uwanja dhaifu wa sumaku katika ulimwengu wa mapema utasababisha kasi ya upanuzi wa ulimwengu unaoonekana leo.

Usumaku wa kwanza hupunguza mvutano wa Hubble kwa urahisi hivi kwamba nakala ya Jedamzik na Poghosyan ilivutia umakini mara moja. "Hili ni nakala nzuri na wazo," alisema Mark Kamionkowski, mwanasaikolojia wa kinadharia katika Chuo Kikuu cha Johns Hopkins ambaye amependekeza suluhisho zingine kwa mvutano wa Hubble.

Kamenkovsky na wengine wanasema vipimo zaidi vinahitajika ili kuhakikisha kwamba magnetism ya mapema haichanganyi mahesabu mengine ya cosmological. Na hata kama wazo hili litafanya kazi kwenye karatasi, watafiti watahitaji kupata uthibitisho wa kutosha wa sumaku ya awali ili kuhakikisha kwamba ni wakala asiyekuwepo aliyeunda ulimwengu.

Walakini, katika miaka hii yote ya mazungumzo juu ya mvutano wa Hubble, labda ni isiyo ya kawaida kwamba hakuna mtu aliyezingatia sumaku hapo awali. Kulingana na Poghosyan, ambaye ni profesa katika Chuo Kikuu cha Simon Fraser huko Kanada, wanasaikolojia wengi hawafikirii sana kuhusu sumaku. "Kila mtu anajua hii ni moja ya mafumbo makubwa," alisema. Lakini kwa miongo kadhaa, hakujakuwa na njia ya kujua ikiwa sumaku iko kila mahali na kwa hivyo ni sehemu ya msingi ya ulimwengu, kwa hivyo wana ulimwengu wameacha kwa kiasi kikubwa kulipa kipaumbele.

Wakati huo huo, wanaastrofizikia waliendelea kukusanya data. Uzito wa ushahidi uliwafanya wengi wao kushuku kwamba sumaku iko kila mahali.

Nafsi ya Magnetic ya Ulimwengu

Mnamo 1600, mwanasayansi wa Kiingereza William Gilbert, akisoma amana za madini - miamba yenye sumaku ya asili ambayo wanadamu wameunda katika dira kwa milenia - alihitimisha kwamba nguvu zao za sumaku "huiga roho." "Alidhani kwa usahihi kuwa Dunia yenyewe ni." sumaku kubwa, "na kwamba nguzo za sumaku" ziangalie kwenye miti ya Dunia.

Sehemu za sumaku huzalishwa wakati wowote chaji ya umeme inapita. Shamba la Dunia, kwa mfano, linatokana na "dynamo" yake ya ndani - mkondo wa chuma kioevu, unaowaka katika msingi wake. Sehemu za sumaku za friji na nguzo za sumaku hutoka kwa elektroni zinazozunguka atomi zao kuu.

Hata hivyo, punde tu uga wa sumaku wa “mbegu” unapotokea kutoka kwa chembe chembe zinazosonga, unaweza kuwa mkubwa na wenye nguvu zaidi ikiwa sehemu dhaifu zaidi zitaunganishwa nayo. katika Taasisi ya Astrofizikia Max Planck huko Garching, Ujerumani - kwa sababu sehemu za sumaku hugusa kila chanzo cha nishati ambacho kinaweza kushikilia na kukua kutoka kwao. Wanaweza kuenea na kushawishi maeneo mengine kwa uwepo wao, ambapo pia hukua.

Ruth Durer, mwanakosmolojia wa kinadharia katika Chuo Kikuu cha Geneva, alieleza kuwa sumaku ndiyo nguvu pekee nyingine isipokuwa mvuto inayoweza kutengeneza muundo wa ukubwa wa anga, kwa sababu sumaku na mvuto pekee ndio unaoweza “kukufikia” kwa umbali mkubwa. Umeme, kwa upande wake, ni wa ndani na wa muda mfupi, kwani malipo mazuri na hasi katika mkoa wowote yatapunguzwa kwa ujumla. Lakini huwezi kufuta mashamba ya sumaku; wao huwa na kujikunja na kuishi.

Bado kwa nguvu zao zote, nyanja hizi za nguvu zina wasifu wa chini. Hazina maana na hutambulika pale tu zinapotenda mambo mengine.“Huwezi kupiga picha tu uwanja wa sumaku; haifanyi kazi kwa njia hiyo,” alisema Reinu Van Veren, mwanaastronomia katika Chuo Kikuu cha Leiden ambaye alihusika katika ugunduzi wa hivi majuzi wa nyuzi zenye sumaku.

Katika karatasi mwaka jana, Wang Veren na waandishi wenza 28 walidhania uga wa sumaku katika nyuzi kati ya nguzo za galaksi Abell 399 na Abell 401 kwa jinsi uwanja huo unavyoelekeza upya elektroni za kasi ya juu na chembe nyingine zinazochajiwa zinazopita humo. Njia zao zinaposonga kwenye uwanja, chembe hizi zinazochajiwa hutoa "mionzi ya synchrotron" dhaifu.

Mawimbi ya synchrotron ni yenye nguvu zaidi katika masafa ya chini ya redio, na kuifanya kuwa tayari kutambuliwa na LOFAR, safu ya antena 20,000 za masafa ya chini zinazosambazwa kote Ulaya.

Timu kweli ilikusanya data kutoka kwa nyuzi nyuma mnamo 2014 kwa kipindi cha saa nane, lakini data ilisitishwa huku jumuiya ya unajimu wa redio ikitumia miaka kutafakari jinsi ya kuboresha urekebishaji wa vipimo vya LOFAR. Angahewa ya dunia huzuia mawimbi ya redio yanayopita ndani yake, kwa hivyo LOFAR hutazama nafasi kana kwamba kutoka chini ya kidimbwi cha kuogelea. Watafiti walitatua tatizo hilo kwa kufuatilia kushuka kwa thamani kwa "vinara" angani - vitoa umeme vya redio vilivyo na maeneo yanayojulikana kwa usahihi - na kurekebisha kushuka kwa thamani ili kufungua data yote. Walipotumia algorithm ya kupotosha kwa data ya filamenti, mara moja waliona mwanga wa mionzi ya synchrotron.

Filamenti inaonekana ikiwa na sumaku kila mahali, si tu karibu na makundi ya galaksi ambayo yanasonga kuelekea kila mmoja kutoka ncha zote mbili. Watafiti wanatumai kuwa hifadhidata ya saa 50 wanayochambua kwa sasa itaonyesha maelezo zaidi. Hivi karibuni, uchunguzi wa ziada umepata mashamba ya magnetic yanayoenea kwa urefu mzima wa filament ya pili. Watafiti wanapanga kuchapisha kazi hii hivi karibuni.

Uwepo wa nyuga kubwa sana za sumaku katika angalau nyuzi hizi mbili hutoa habari mpya muhimu. "Ilisababisha shughuli nyingi," Wang Veren alisema, "kwa sababu sasa tunajua kwamba nyanja za sumaku zina nguvu kiasi."

Nuru kupitia utupu

Ikiwa mashamba haya ya magnetic yalitoka katika ulimwengu wa watoto wachanga, swali linatokea: jinsi gani? "Watu wamekuwa wakifikiria juu ya suala hili kwa muda mrefu," Tanmai Vachaspati wa Chuo Kikuu cha Jimbo la Arizona alisema.

Mnamo 1991, Vachaspati alipendekeza kwamba uwanja wa sumaku ungeweza kutokea wakati wa mpito wa awamu ya umeme - wakati huo, sehemu ya sekunde baada ya Big Bang, wakati nguvu za sumakuumeme na dhaifu za nyuklia zilipoweza kutofautishwa. Wengine wamependekeza kuwa sumaku ilibadilisha sekunde ndogo baadaye wakati protoni ziliundwa. Au muda mfupi baadaye: marehemu mtaalamu wa elimu ya nyota Ted Harrison alitoa hoja katika nadharia ya awali ya awali ya magnetogenesis mwaka wa 1973 kwamba plasma yenye misukosuko ya protoni na elektroni inaweza kuwa imesababisha sehemu za kwanza za sumaku kuonekana. Bado wengine wamependekeza kuwa nafasi hii ilikuwa na sumaku hata kabla ya haya yote, wakati wa mfumuko wa bei wa ulimwengu - upanuzi wa mlipuko wa nafasi ambao eti uliruka juu - ulizindua Big Bang yenyewe. Inawezekana pia kwamba hii haikutokea hadi miundo ilikua miaka bilioni baadaye.

Njia ya kupima nadharia za magnetogenesis ni kusoma muundo wa nyuga za sumaku katika maeneo safi zaidi ya nafasi kati ya galaksi, kama vile sehemu tulivu za nyuzi na hata tupu tupu. Maelezo fulani - kwa mfano, ikiwa mistari ya uwanja ni laini, ond, au "imepinda pande zote, kama mpira wa uzi au kitu kingine chochote" (kulingana na Vachaspati), na jinsi picha inavyobadilika katika sehemu tofauti na kwa mizani tofauti - kubeba taarifa tajiri zinazoweza kulinganishwa na nadharia na uanamitindo. Kwa mfano, ikiwa maeneo ya sumaku yaliundwa wakati wa mpito wa awamu ya umeme, kama ilivyopendekezwa na Vachaspati, basi mistari inayotokana ya nguvu inapaswa kuwa ya ond, "kama kizibao," alisema.

Kinachovutia ni kwamba ni ngumu kugundua sehemu za nguvu ambazo hazina chochote cha kushinikiza.

Njia moja, iliyoanzishwa na mwanasayansi Mwingereza Michael Faraday huko nyuma mwaka wa 1845, hutambua uga wa sumaku kwa jinsi unavyozunguka mwelekeo wa mgawanyiko wa nuru inayopita ndani yake. Kiasi cha "mzunguko wa Faraday" inategemea nguvu ya shamba la magnetic na mzunguko wa mwanga. Kwa hivyo, kwa kupima polarization kwa masafa tofauti, unaweza kuingiza nguvu ya sumaku kwenye mstari wa kuona. "Ukiifanya kutoka sehemu tofauti, unaweza kutengeneza ramani ya 3D," Enslin alisema.

Watafiti wameanza kufanya vipimo vibaya vya mzunguko wa Faraday kwa kutumia LOFAR, lakini darubini hiyo inatatizika kubaini ishara dhaifu sana. Valentina Vacca, mwanaastronomia na mfanyakazi mwenzake wa Govoni katika Taasisi ya Kitaifa ya Unajimu, alitengeneza algoriti miaka michache iliyopita ili kuchakata kitakwimu mawimbi mazuri ya mzunguko wa Faraday kwa kuongeza pamoja vipimo vingi vya nafasi tupu. "Kimsingi, hii inaweza kutumika kwa utupu," Wakka alisema.

Lakini mbinu ya Faraday itaanza wakati darubini ya redio ya kizazi kijacho, mradi mkubwa wa kimataifa unaoitwa "safu ya kilomita za mraba", itazinduliwa mnamo 2027. "SKA lazima itengeneze gridi ya taifa ya Faraday," Enslin alisema.

Hadi sasa, ushahidi pekee wa magnetism katika voids ni kwamba waangalizi hawawezi kuona wakati wanaangalia vitu vinavyoitwa blazars ziko nyuma ya voids.

Blaza ni miale angavu ya miale ya gamma na vyanzo vingine vya nishati vya mwanga na mata, vinavyoendeshwa na mashimo meusi makubwa sana. Miale ya gamma inaposafiri angani, nyakati fulani hugongana na microwave za kale, na hivyo kusababisha elektroni na positroni. Kisha chembe hizi huzomea na kugeuka kuwa miale ya gamma yenye nishati kidogo.

Lakini ikiwa mwanga wa blazar utapita kwenye utupu ulio na sumaku, basi miale ya gamma yenye nishati kidogo itaonekana kuwa haipo, walijadiliana Andrei Neronov na Yevgeny Vovk wa Geneva Observatory mnamo 2010. Sehemu ya sumaku itapotosha elektroni na positroni kutoka kwa mstari wa kuona. Inapooza na kuwa miale ya gamma yenye nishati kidogo, miale hiyo ya gamma haitaelekezwa kwetu.

Kwa kweli, wakati Neronov na Vovk walipochambua data kutoka kwa blazar iliyopatikana kwa kufaa, waliona miale yake ya nguvu ya juu ya gamma, lakini sio ishara ya gamma-ray ya nishati ya chini. "Ni ukosefu wa ishara, ambayo ni ishara," Vachaspati alisema.

Ukosefu wa ishara hauwezekani kuwa silaha ya kuvuta sigara, na maelezo mbadala ya miale ya gamma iliyokosekana yamependekezwa. Walakini, uchunguzi uliofuata unazidi kuashiria nadharia ya Neronov na Vovk kwamba voids ni sumaku. "Haya ni maoni ya wengi," Dürer alisema. Jambo la kuridhisha zaidi ni kwamba mwaka wa 2015, timu moja ilishinda vipimo vingi vya blazar nyuma ya utupu na ikaweza kudhihaki mwanga hafifu wa miale ya gamma yenye nishati kidogo karibu na blazi. Athari ndiyo hasa mtu angetarajia ikiwa chembe hizo zingetawanywa na nyuga dhaifu za sumaku - zikiwa na kipimo cha takriban milioni moja ya trilioni yenye nguvu kama sumaku ya jokofu.

Siri kubwa zaidi ya Kosmolojia

Inashangaza kwamba kiasi hiki cha sumaku ya awali kinaweza kuwa kile kinachohitajika kutatua mkazo wa Hubble - tatizo la upanuzi wa haraka wa kushangaza wa ulimwengu.

Hili ndilo ambalo Poghosyan alitambua alipoona simulizi za hivi majuzi za kompyuta za Carsten Jedamzik kutoka Chuo Kikuu cha Montpellier nchini Ufaransa na wenzake. Watafiti waliongeza sehemu dhaifu za sumaku kwa ulimwengu mchanga ulioigwa, uliojaa plasma na wakagundua kuwa protoni na elektroni kwenye plasma ziliruka kwenye mistari ya uga wa sumaku na kukusanyika katika maeneo yenye nguvu dhaifu zaidi ya shamba. Athari hii ya mshikamano ilisababisha protoni na elektroni kuchanganyika na kuunda hidrojeni - badiliko la awamu ya awali linalojulikana kama ujumuishaji - mapema zaidi kuliko zingeweza kuwa nazo.

Poghosyan, akisoma makala ya Jedamzik, aligundua kwamba hii inaweza kupunguza mvutano wa Hubble. Wanasaikolojia wanahesabu jinsi nafasi inapaswa kupanuka haraka leo kwa kutazama nuru ya zamani iliyotolewa wakati wa kuunganishwa tena. Nuru hufichua ulimwengu mchanga ulio na matone ambayo yaliundwa kutokana na mawimbi ya sauti yakirukaruka kwenye plazima ya mwanzo. Ikiwa recombination ilitokea mapema kuliko ilivyotarajiwa kutokana na athari za kuimarisha mashamba ya magnetic, basi mawimbi ya sauti hayakuweza kueneza mbele, na matone yaliyotokana yatakuwa madogo. Hii ina maana kwamba matangazo tunayoyaona angani tangu kuunganishwa tena yanapaswa kuwa karibu nasi kuliko watafiti walivyodhani. Mwangaza unaotoka kwenye makundi ulilazimika kusafiri umbali mfupi zaidi ili kutufikia, ambayo ina maana kwamba mwanga ulipaswa kusafiri kupitia nafasi inayopanuka kwa kasi zaidi. “Ni kama kujaribu kukimbia kwenye eneo linalopanuka; unafunika umbali mfupi, - alisema Poghosyan.

Matokeo yake ni kwamba matone madogo yanamaanisha kasi inayokadiriwa ya juu zaidi ya upanuzi wa ulimwengu, ambayo huleta kasi inayokadiriwa karibu zaidi na kupima jinsi supernovae na vitu vingine vya angani huonekana kuwa vikiruka haraka.

"Nilifikiri, wow," Poghosyan alisema, "hii inaweza kutuonyesha uwepo halisi wa [nyuga za sumaku]. Kwa hivyo nilimwandikia Carsten mara moja." Wawili hao walikutana Montpellier mnamo Februari, kabla tu ya kufungwa kwa gereza, na hesabu zao zilionyesha kuwa, kwa hakika, kiasi cha sumaku ya msingi inayohitajika kutatua tatizo la mvutano wa Hubble pia inalingana na uchunguzi wa blazar na ukubwa unaofikiriwa wa mashamba ya awali. zinahitajika kukuza mashamba makubwa ya sumaku. kufunika makundi ya galaksi na nyuzi." Kwa hivyo, yote kwa namna fulani huungana," Poghosyan alisema, "ikiwa ni kweli."