Роль магнітних полів у ранньому Всесвіті
Розширення Всесвіту є одним із ключових питань сучасної космології, однак науковці досі не дійшли згоди щодо точної швидкості цього процесу. Два провідні методи вимірювання дають різні результати, що породило термін «напруга Габбла» для опису цієї розбіжності.
Швидкість розширення Всесвіту вимірюють через сталу Габбла. Один із підходів — аналіз реліктового випромінювання, залишку світла з раннього Всесвіту, яке досліджують за допомогою космічних телескопів, наприклад, Planck. Його результати дають значення приблизно 67 км/с/Мпк. Інший спосіб базується на прямих вимірюваннях відстаней та швидкостей віддалення галактик, використовуючи наднові типу Ia, цефеїди й інші об’єкти, що дає інше значення — близько 73 км/с/Мпк. Для космології ця різниця є суттєвою, і якщо обидва результати вірні, це може свідчити про неповноту сучасної моделі Всесвіту.
Нещодавно вчені звернули увагу на потенційний вплив крихітних магнітних полів, що виникли ще на зорі Всесвіту, як можливий чинник цієї розбіжності. Ці первісні (примордіальні) магнітні поля могли бути надзвичайно слабкими, але мати серйозний вплив на фізичні процеси, зокрема на утворення першого водню приблизно через 380 тисяч років після Великого вибуху — під час так званої рекомбінації.
Дослідники припускають, що ці магнітні поля могли впливати на рух заряджених частинок, прискорюючи формування нейтрального водню. Навіть незначна зміна цього процесу могла змінити час, коли Всесвіт став прозорим для світла, а отже, вплинути на інтерпретацію реліктового випромінювання й, відповідно, на розрахунки сталої Габбла.
У новому дослідженні фізики провели тривимірне моделювання первісної плазми з магнітними полями та простежили формування водню за цих умов. Вони прогнозували, як мало би виглядати реліктове випромінювання, якщо такі поля справді існували, й отримали результати, які не суперечать спостереженням.
"Навпаки, аналіз різних наборів даних показав невелику, але послідовну перевагу моделі з первісним магнітним полем. Статистична значущість результату становить приблизно 1,5–3 стандартних відхилення залежно від набору даних. Це звучить серйозно, але є важливий нюанс: це ще не відкриття"
Розрахунки свідчать, що сила такого магнітного поля у сучасному Всесвіті може становити близько 5–10 пікоґаусів. Цієї сили потенційно достатньо, щоб стати «насінням» для сучасних, значно сильніших магнітних полів у галактиках та їхніх скупченнях.
Таким чином, одна гіпотеза може пояснити одразу дві загадки космології: походження космічного магнетизму та причину розбіжностей у вимірюваннях швидкості розширення Всесвіту.
Якщо існування первісних магнітних полів підтвердиться, це дозволить зазирнути у фізичні процеси, які відбувалися в перші частки секунди після Великого вибуху. Адже навіть сучасні прискорювачі частинок не можуть повністю відтворити ті екстремальні умови. Магнітні поля можуть стати своєрідним «архівом» найдавнішої фізики, який недоступний експериментальним методам у лабораторіях.
Попереду — нові дослідження та спостереження. Якщо майбутні дані підтвердять цю гіпотезу, вчені зможуть не лише розв’язати проблему «напруги Габбла», а й отримати унікальну інформацію про перші миті існування Всесвіту. Це може вказати на те, що наші уявлення про космос потребують суттєвого перегляду.