Kodėl galaktikos turi magnetinį lauką?

Žinoma, hipotezių būta įvairių. Didžiausio pritarimo sulaukęs standartinis šių laukų atsiradimo modelis aiškina, kad mažyčiai magnetiniai laukai, egzistavę dar prieš tai, kai pradėjo evoliucionuoti galaktikos, buvo tarsi kosminiai „daigai“. Bėgant laikui juos sustiprino tarpgalaktinėje terpėje esanti turbulencija. Tačiau vis dar nelabai aišku, kaip atsirado šie magnetinių laukų „daigai“.

Viena iš nuomonių teigia, kad juos sukūrė vadinamasis „Biermanno baterijos efektas“. Pagrindinis šio efekto dalyvis – vandenilis, sudarantis didžiąją dalį visatoje esančių dujų. Kaip žinoma, vandenilis susideda iš neigiamą krūvį turinčių elektronų ir teigiamą krūvį turinčių protonų. Kadangi elektronų masė yra daug mažesnė nei protonų, jie yra paslankesni. Abi daleles veikiantis išorinis spaudimas gali elektronus atskirti nuo protonų ir taip sukurti elektros lauką. Jeigu susidaro skirtingo tankio plazmos telkiniai, tuomet elektronai dėl tankio skirtumų ima kryptingai judėti ir taip susiformuoja elektros srovė, galinti sukurti magnetinius laukus.

Norėdami pamatyti, ar magnetiniai laukai tokiu būdu gali susiformuoti, mokslininkai LULI laboratorijoje Paryžiuje, eksperimentuodami su galingais lazeriais, atkūrė ekstremalias sąlygas, esančias kosmose platybėse. Eksperimento metu į hermetišką kamerą jie padėjo mažytį anglies cilindrą ir uždarę angą, kamerą pripildė helio dujų. Tuomet su dviem galingais lazeriais ištirpdė anglies cilindrą ir trumpai akimirkai kameros centre sukūrė plazmos debesėlį. „Tai atkartoja sprogimą, panašų į supernovos“, – teigė tyrimo autorius Gianluca Gregori, Oksfordo universiteto Anglijoje fizikas.

Kitas 200 nanosekundžių daugybė jutiklių stebėjo, kaip vystosi „mikrogalaktika“. Kaip ir tikėtasi, po anglies išlydimo prasidėjo plazmos plėtimasis, sukūręs smūgines bangas, kurių judėjimas paskatino magnetinių laukų susidarymą. Susidarė 10-30 Gausų stiprumo magnetinis laukas. Palyginimui – Žemės centre esančio magnetinio lauko stiprumas siekia apie 25 Gausus.

Magnetinio lauko atsiradimo momentas, jo pikas ir erdvinė konfigūracija iš esmės atitiko lūkesčius pagal „Biermanno baterijos efekto“ teoriją. „Nors ir sumažintu masteliu, laboratorijoje mums pavyko atkurti plazmos sąlygas, kurios susidarė ankstyvojoje visatoje“, – teigė G. Gregori.

Gautus rezultatus jie perkėlė į galaktikų evoliuciją aprašantį kompiuterinį modelį ir pavedė kompiuteriui suskaičiuoti rezultatus, jei tokiu pat principu vystytųsi visa galaktika. Skaičiavimai parodė, kad tarpgalaktinėje terpėje esanti turbulencija per 700 mln. metų galėtų sustiprinti magnetinio lauko „daigus“ iki galaktinių proporcijų, o tai pagrindžia dabartines teorijas, aiškinančias, kaip galaktiniai magnetiniai laukai atsirado.

Ateityje tyrėjai norėtų savo bandymą pakartoti naudodami didžiausią dabar turimą lazerį, esantį Lawrence’o Livermoro nacionalinėje laboratorijoje Kalifornijoje. „Tuomet galėtume atkurti dar ekstremalesnes sąlygas“, – tvirtino G. Gregori.