Mini-halo ciemnej materii rozproszonej w kosmosie mogą funkcjonować jako bardzo czułe sondy pierwotnych pól magnetycznych.
Pola magnetyczne występują na ogromną skalę we Wszechświecie, a ich pochodzenie jest nadal tematem debaty wśród naukowców. Istnieje intrygująca możliwość, że pola te powstały w pobliżu narodzin samego Wszechświata, co sugerowałoby, że są to pierwotne pola magnetyczne.
W badaniu naukowcy udowodnili, że jeśli pola magnetyczne są rzeczywiście pierwotne, mogą one powodować wzrost perturbacji gęstości ciemnej materii w małych skalach. Efektem tego procesu mogłoby być powstanie mini-halo ciemnej materii. Odkrycie takiego mini-halo mogłoby wskazywać na pierwotny charakter pól magnetycznych. W rezultacie niewidzialna część naszego Wszechświata mogłaby przyczynić się do wyjaśnienia natury składnika widzialnego, co stanowi pozorny paradoks.
Rzucanie światła na powstawanie pól magnetycznych
Pola magnetyczne są wszechobecne w kosmosie – wyjaśnił Pranjal Ralegankar z SISSA, autor badań. Możliwa teoria dotycząca ich powstawania sugeruje, że te obserwowane do tej pory mogły zostać wytworzone we wczesnych stadiach naszego Wszechświata.
Jednak tej propozycji brakuje wyjaśnienia w standardowym modelu fizyki. Aby rzucić światło na ten aspekt i znaleźć sposób na wykrycie „pierwotnych” pól magnetycznych, w tej pracy proponujemy metodę, którą możemy określić jako pośrednią. Nasze podejście opiera się na pytaniu: jaki jest wpływ pól magnetycznych ma ciemną materię? Wiadomo, że nie ma bezpośredniej interakcji. Jednak, jak wyjaśnił Ralegankar, istnieje pośrednia, która zachodzi poprzez grawitację.
Od samego początku Wszechświata
Pierwotne pola magnetyczne mogą wzmacniać perturbacje gęstości elektronów i protonów w pierwotnym Wszechświecie. Gdy stają się one zbyt duże, wpływają na same pola magnetyczne. Konsekwencją jest tłumienie fluktuacji na małą skalę.
Ralegankar wyjaśnił: W badaniu pokazujemy coś nieoczekiwanego. Wzrost gęstości barionowej grawitacyjnie indukuje wzrost perturbacji ciemnej materii bez możliwości ich późniejszego anulowania. Skutkowałoby to ich zapadaniem się w małych skalach, tworząc mini-halo ciemnej materii. W konsekwencji, kontynuuje autor, chociaż fluktuacje gęstości materii barionowej są anulowane, pozostawiłyby one ślady w mini-halo, a wszystko to wyłącznie poprzez oddziaływanie grawitacyjne.
Te teoretyczne ustalenia sugerują dodatkowo, że ilość mini-halo nie zależy od obecności aktualnych pierwotnych pól magnetycznych, lecz bardziej od ich siły w pierwotnym Wszechświecie. Stąd wykrycie mini-halo ciemnej materii potwierdziłoby hipotezę, że pola magnetyczne pojawiły się bardzo wcześnie, nawet w pierwszej sekundzie po Wielkim Wybuchu.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
- Magnetic fields in the Cosmos: dark matter could help us discover their origin
- Dark Matter Minihalos from Primordial Magnetic Fields
Źródło: SISSA
Na ilustracji: W badaniu naukowcy wykazali, że jeśli pola magnetyczne rzeczywiście mają charakter pierwotny, mogą powodować wzrost zaburzeń gęstości ciemnej materii w małych skalach. Ostatecznym efektem tego procesu byłoby utworzenie mini-halo ciemnej materii, które, jeśli zostaną wykryte, wskazywałyby na pierwotną naturę pól magnetycznych. Źródło: Lucie Chrastecka
