Wszechświat jest wypełniony polami magnetycznymi. Chociaż jest elektrycznie neutralny, atomy mogą ulegać jonizacji, tworząc dodatnio naładowane jądra i ujemnie naładowane elektrony. Kiedy te ładunki są przyspieszane, tworzą pola magnetyczne. Jedno z najczęstszych źródeł pól magnetycznych na dużą skalę pochodzi ze zderzeń pomiędzy i wewnątrz plazmy międzygwiazdowej. Jest to główna przyczyna powstawania pól magnetycznych w skali galaktycznej.
Ale powinny istnieć jeszcze większe pola magnetyczne. W skali całego kosmosu materia jest rozproszona w strukturze znanej jako kosmiczna sieć. Wielkie supergromady galaktyk są oddzielone jałowymi pustkami, zupełnie jak woda wokół baniek mydlanych. Cienkie włókna materiału międzygalaktycznego rozciągają się pomiędzy tymi supergromadami, tworząc kosmiczną sieć materii. Znaczna część tej sieci jest zjonizowana, więc powinna tworzyć rozległe, ale słabe międzygalaktyczne pola magnetyczne. Tak przynajmniej wynika z teorii. Astronomowie nie byli w stanie do tej zaobserwować tych pól magnetycznych. Jednak nowe badania pozwoliły wykryć je po raz pierwszy.
Pola magnetyczne na skalę całego kosmosu
Nie jesteśmy w stanie bezpośrednio wykryć pól magnetycznych oddalonych o miliardy lat świetlnych od nas. Zamiast tego obserwujemy je poprzez ich wpływ na naładowane cząstki. Kiedy elektrony i inne cząstki poruszają się wzdłuż linii pola magnetycznego, emitują światło radiowe. Poprzez mapowanie tego sygnału radiowego astronomowie mogą wyznaczyć galaktyczne pola magnetyczne.
Jednak włókna kosmicznej sieci są tak rozproszone, że emitowane przez nie światło radiowe jest bardzo słabe. Zbyt słabe, żeby można je było łatwo wykryć. A ponieważ pobliskie galaktyki wytwarzają jeszcze silniejsze sygnały radiowe, sygnał sieci może zostać zagłuszony przez galaktyczny szum radiowy. Kosmos jest pełen zakłóceń, pisaliśmy o tym między innymi w tekście „Pola magnetyczne na krawędzi czarnej dziury”.
Aby sprostać temu wyzwaniu zespół skupił się na spolaryzowanym świetle radiowym. Są to emisje radiowe, które mają określoną orientację. Ponieważ ich orientacja jest związana z ogólną orientacją włókna, zespół mógł łatwiej wyciągnąć ten sygnał z kosmicznego tła radiowego. Wykorzystano dane z map radiowych całego kosmosu, takich jak Global Magneto-Ionic Medium Survey, Planck Legacy Archive, Owens Valley Long Wavelength Array oraz Murchison Widefield Array. Układając te dane i porównując je z mapami kosmicznej sieci, astronomowie byli w stanie potwierdzić spolaryzowany sygnał radiowy emitowany przez kosmiczną sieć.
Nowe odkrycia każdego dnia
Ten wynik to nie tylko pierwsza detekcja pól magnetycznych kosmicznej sieci – to także mocny dowód na istnienie fal uderzeniowych we włóknach międzygalaktycznych. Te fale uderzeniowe zaobserwowano wcześniej w symulacjach komputerowych struktur kosmicznych, ale jest to pierwszy dowód na to, że cechy symulacji są dokładne.
Żyjemy w czasach, w których niemal każdy dzień dostarcza nam przełomowych odkryć, szczególnie w związku z poznawaniem wszechświata. Na naszym blogu często piszemy na ten temat, na przykład w tekście „Najgłębszy obraz kosmosu w podczerwieni, nowe gwiazdy, egzoplaneta – NASA publikuje przełomowe zdjęcia Wszechświata z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba”.
Źródło: Universe Today i Science Alert