U svemiru postoje sitna, ali iznimno ujednačena magnetska polja koja se protežu na međugalaktičkim razmjerima i utječu na mnoge kozmičke procese. Ipak, njihovo podrijetlo dugo je ostalo zagonetka. Nedavno su znanstvenici s McGill sveučilišta i ETH Züricha predstavili novu teoriju koja bi mogla objasniti nastanak ovih magnetskih polja. Ključ je u posebnoj vrsti tamne tvari, sastavljenoj od ultralaganih čestica koje slabo reagiraju s običnom materijom.
Već je dugo poznato da svemir sadrži vrlo homogena magnetska polja, no njihovo objašnjenje izmaklo je znanstvenicima. Robert Brandenberger i Jürg Fröhlich, vodeći autori studije, ističu da su njihova razmišljanja nadogradnja na ideje iz ranijih radova još od 1997. godine. Brandenberger je godinama proučavao fenomen parametrijske rezonancije, pri čemu oscilirajući izvori mogu eksponencijalno pojačavati određena polja.
Upravo je ta rezonancija, povezana s oscilacijama tzv. aksionskog polja — kvantnog polja koje može predstavljati ultralaku tamnu tvar — ključ za razumijevanje nastanka magnetskih polja. Aksioni, koji se prostiru koherentno kroz prostor, mogu potaknuti rast elektromagnetskih polja na velikim valnim duljinama. To znači da bi se na međugalaktičkim razmjerima mogli stvoriti upravo ona sitna, ali ujednačena magnetska polja koja opažamo.
Tamna tvar, aksioni i kozmička povijest
Znanstvenici su se usredotočili na razdoblje nakon tzv. rekombinacije, otprilike 380.000 godina nakon Velikog praska, kada je svemir postao dovoljno hladan da se elektroni i jezgre spoje u neutralne atome. Tada svjetlost i materija prestaju biti usko povezani, što omogućuje opstojnost magnetskih polja kroz duga razdoblja.
U svojoj analizi, autori koriste poznatu interakciju između aksionskog polja i elektromagnetskog polja. Pokazuju da koherentne oscilacije aksiona stvaraju nestabilnost u elektromagnetskom polju, što dovodi do brzog rasta magnetskih polja koja mogu opstati do danas. Ova pretpostavka o ultralakoj tamnoj tvari, sastavljenoj od aksiona s iznimno malom masom, smatra se danas standardnom u astrofizici.
Ono što je posebno zanimljivo jest da ova teorija ne zahtijeva složene i još uvijek neprovjerene pretpostavke o fizici iz najranijih faza svemira, poput onih vezanih uz kozmičku inflaciju. Do sada se smatralo da magnetska polja na ovako velikim skalama mogu nastati samo u vrlo ranoj povijesti svemira, no ova nova ideja to dovodi u pitanje.
Ipak, znanstvenici ističu da je potrebno dodatno istražiti kako ta magnetska polja utječu na samu tamnu tvar i koliki dio njezine početne energije prelazi u elektromagnetsku. Također, generiranje magnetskih polja prije rekombinacije, kada su plazma i njezina vodljivost bili dominantni, zahtijeva detaljnije proučavanje i računalne simulacije.
Nova vrata u razumijevanju supermasivnih crnih rupa
Posebno intrigantna je primjena ovog mehanizma u proučavanju nastanka supermasivnih crnih rupa, koje se nalaze u središtima najvećih galaksija i mogu imati mase od stotina tisuća do milijardi puta veću od Sunca. Jedna od velikih misterija u kozmologiji jest kako su se ti masivni objekti mogli formirati u relativno ranoj povijesti svemira.
Brandenberger i njegov kolega Hao Jiao predlažu da elektromagnetska radijacija nastala ovim procesom može spriječiti fragmentaciju materije koja se urušava na crnu rupu, što je ključno za stvaranje velikih crnih rupa. Ovaj efekt, povezan s energijom koja se prenosi na kraće valne duljine, otvara nove mogućnosti za buduća istraživanja.
Zaključno, ova teorija ne samo da donosi svježe poglede na podrijetlo magnetskih polja u svemiru, već i na samu prirodu tamne tvari i nastanak najvećih kozmičkih divova. Predstojeća istraživanja i simulacije mogla bi dodatno rasvijetliti ove duboke tajne svemir
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
