Вселената е изградена от „магнит“, който е по-слаб от магнита на хладилника. Как една фина сила е създала космическата мрежа

Представете си космически океан, но вместо вода цари почти абсолютна празнота. В този океан има разпръснати галактически острови, но те не съществуват изолирано. Те са свързани с невидими нишки от газ и тъмна материя, образувайки гигантска, всепроникваща структура – космическа мрежа. Това е скелетът на нашата Вселена. А учените наскоро откриха, че този скелет има едно фино свойство: той е намагнетизиран.

Това откритие повдигна фундаментален въпрос. Магнетизмът в близост до звездите и галактиките е очакван, тъй като там се извършва голяма активност. Но защо магнитните полета присъстват в ледената пустота на междугалактическото пространство, далеч от всички активни източници? Отговорът, предложен от международен екип от учени, ни връща към първите моменти от съществуването на времето и пространството. Оказва се, че ключът към разгадаването на съвременната структура на космоса е призрачен шепот от далечното му минало.

Загадката на универсалната мрежа

За да разберем дълбочината на тази мистерия, трябва да направим крачка назад. Космическата мрежа не е просто красива метафора. Тя е реална карта на разпределението на материята във Вселената. Галактиките и техните купове са образувани в плътните възли на тази мрежа, а между тях се простират дълги влакна – филаменти. По-голямата част от обема е заета от гигантски празнини или кухини, в които материята почти не съществува.

Астрономите отдавна подозират, че нишките и дори воидите са пронизани от магнитни полета. Но откъде биха се появили те? Във вътрешността на галактиките всичко е просто: движението на плазмата, експлозиите на свръхновите, активността на черните дупки – всичко това генерира мощни магнитни полета. Но тези локални „динамомашини“ не могат да обяснят намагнитването на областите, отдалечени на милиони светлинни години от галактиките.

Именно тук се ражда смелата хипотеза: ами ако това не е съвременен, а реликтов магнетизъм? Ами ако това е наследство, останало от самата зора на времето, когато Вселената е била напълно различна от днешната?

Цифрова машина на времето: как да погледнем в миналото?

Невъзможно е да се провери директно подобна идея – не можем да се върнем 13,8 милиарда години назад. Но имаме нещо по-добро: суперкомпютри. Екип от изследователи от Италия, Обединеното кралство, САЩ и Германия са създали истинска цифрова машина на времето. Те проведоха около четвърт милион симулации, всяка от които представляваше малка виртуална вселена.

Подходът е гениален в своята простота. Учените „пускали“ еволюцията на космоса отново и отново, като променяли само по един параметър – наличието и силата на първичното магнитно поле. Някои симулации еволюирали в свят без първичен магнетизъм, други – с много слабо поле, а трети – с по-силно поле. След това останало най-важното: да се сравнят получените виртуални космически мрежи с това, което виждаме в реалността чрез телескопите.

Резултатът се оказа поразителен. Моделите, в които нямаше първично магнитно поле, не възпроизвеждаха точно наблюдаваната структура. Но вселените, в които от самото начало е имало миниатюрно, почти незабележимо магнитно поле, са еволюирали в нещо много подобно на нашия свят. Данните съвпаднаха.

Шепот от люлката на времето.

Най-изненадващото в случая е големината на това „правилно“ магнитно поле. Силата му е била само около 0,2 наногауса. За да осъзнаете колко малко е това, представете си обикновен магнит върху хладилник. Сега основното поле на Вселената е било милиарди пъти по-слабо от това. Силата му е сравнима с магнетизма, който невроните в човешкия мозък генерират по време на мисловния процес.

Това е невероятно слабо, почти призрачно поле, но е доказано, че то е оставило неизличима следа в по-нататъшната история на космоса. Установявайки тази нова, изключително ниска горна граница, учените не просто са измерили една древна сила, но и разполагат с инструмент за разбиране на процесите, протекли в първата част от секундата след Големия взрив. Подобни полета биха могли да възникнат например по време на епохата на инфлацията – периодът на свръхбързо разширяване на Вселената – или по време на фазовите преходи, когато фундаменталните сили на природата се отделят една от друга (като кондензирането на парата във вода).

Не е само реликва, а архитект

Но каква роля би могла да изиграе такава незначителна сила в космически мащаб? Оказва се, че ключова роля. Това поле е действало като невидим архитект.

В младата Вселена материята е била почти равномерно разпределена. За да започнат да се образуват звездите и галактиките от тази хомогенна „супа“, са били необходими точки на привличане – малки сгъстявания, в които материята да бъде привличана от гравитацията. И така, първичното магнитно поле, макар и слабо, леко „побутва“ заредените частици, като им помага да се съберат. То е създало допълнително налягане, което е направило нишките на космическата мрежа малко по-стегнати.

Това е бил катализаторът на космическото строителство. С този едва доловим магнитен импулс формирането на първите звезди и галактики можело да протече много по-бързо. Без него нашият свят може би щеше да изглежда съвсем различно – по-рядък и празен.

Предстоят още тестове. Данните, които сега се събират от космическия телескоп „Джеймс Уеб“, който надниква в най-отдалечените и най-старите кътчета на космоса, ще помогнат или окончателно да се потвърди тази теория, или да се коригира.

По този начин една от най-големите загадки на съвременната астрофизика намира своето елегантно решение. Гигантската структура на Вселената, която наблюдаваме днес, носи спомена за първите мигове от своето раждане – спомен под формата на почти незабележимо магнитно поле, което обаче е било достатъчно силно, за да помогне за изграждането на нашия свят.