天體物理學家計算出宇宙原始磁場

在宇宙誕生後的第一個階段，不僅是基本粒子和輻射，而且還產生了磁場。由位於Garching的馬克斯·普朗克天體物理研究所領導的一個小組現在已經計算出這些磁場在宇宙中應該是什麼樣子——非常詳細，而且是三維的。在許多方面，大爆炸仍籠罩在神秘之中。宇宙學家使用各種各樣的方法來獲取關於宇宙最初時刻的信息。一種可能性是宇宙磁場，它是由宇宙誕生而產生的，應該能一直存在到今天。

在目前的宇宙雙魚座星系團的一片區域中，以灰色物質分布和突出哈里森磁場的藍色箭頭表示。圖片版權：MPI for Astrophysics

除了一些高推測性的機制，這些機制被提議用於所謂的「磁成因」，還有一個簡單的等離子體物理效應：哈里森效應。這一定產生了大爆炸的磁場。早期宇宙等離子體的渦旋運動產生了由於摩擦而產生的電流，從而產生了磁場。在早期了解等離子體渦旋時，可以詳細計算出這些磁場是如何產生的。如果也知道從那時起的等離子體運動，就可以計算出這些磁場今天的樣子。

必要的信息包含在周圍星系的分布中，因為這是宇宙早期以來物質運動的結果。今天我們知道了導致星系形成的規律。從今天的星系分布可以相當準確地追蹤物質分布的演化。有了這些信息，就可以預測哈里森效應在今天的宇宙中產生的磁場。由馬克斯·普朗克天體物理研究所領導的一個國際小組用這個邏輯來計算今天宇宙中原始磁場的殘餘。為此研究人員首先研究了附近星系的分布情況，並計算出大爆炸時物質的分布情況。考慮到哈里森效應，並最終將其重新「翻譯」成現在的樣子。因此科學家們能夠預測在3億光年左右的原始磁場的結構和形態。

一窺未知：這個景象中顯示哈里森磁場強度平均在一個球體，半徑為3億光年。兩個具有特彆強磁場的區域是雙魚座星系團(右)和室女座星系團(上圖)。圖片版權：MPI for Astrophysics

不幸的是，這一理論無法通過觀測來驗證：計算出來的磁場比地球磁場小27個數量級，遠遠低於當前的測量閾值（極限值）。這些磁場極其微弱，比地球磁場小27個數量級。然而從地球上看，對磁場結構非常精確的預測。在宇宙中已知的地方，可以精確地了解我們的宇宙，並計算出微妙的影響。而且誰知道人類在100年內能夠精確地測量磁場呢？愛因斯坦還認為，他所預測的引力波太弱，無法探測，但現今已被證實探測到。

博科園-科學科普｜來自：馬克斯·普朗克學會

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