Физики воспроизвели в лаборатории рождение магнитного поля Галактики

25 января 2012 года

Международный коллектив физиков при помощи нескольких сверхмощных лазеров повторил процесс формирования магнитного поля нашей Галактики и тем самым подтвердил теорию "батареи Бирманна", объясняющую этот феномен неоднородностями в распределении горячей материи в диске протогалактики, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.

В середине 20 века астрофизики выяснили, что наша галактика, Млечный путь, обладает слабым магнитным полем, которое проявляет себя в слабой поляризации света от далеких объектов.

Одной из возможных причин появления этого феномена многие физики считают так называемую батарею Бирманна, которая генерирует магнитное поле в галактических масштабах благодаря движению электронов между менее и более плотными сгустками плазмы в диске Галактики. Такое объяснение существования магнитного поля было предложено немецким физиком Людвигом Бирманном (Ludwig Biermann) в 1950 году.

Группа физиков под руководством Джианлуки Грегори (Gianluca Gregori) из Оксфордского университета (Великобритания) проверила эту теорию на практике при помощи экспериментальной установки из двух лазеров, герметичной камеры и цилиндра из углерода.

В ходе эксперимента ученые размещали в центре емкости кусочек цилиндра, закрывали ее и заполняли гелием. Затем тандем из двух мощных лазеров испарял часть углерода, что порождало небольшое облако плазмы в форме диска. В последующие 200 наносекунд множество оптических датчиков и других устройств следили за развитием "микро-галактики" - расширением ее материи и формированием возможных магнитных полей.

Как и ожидалось, испарение углерода и последовавшее за этим расширение плазмы породили ударные волны, движение которых стало причиной появления довольно сильных магнитных полей мощностью в 10-30 гауссов в эпицентре облака. Для сравнения, мощность магнитного поля в центре Земли составляет примерно 25 гауссов.

Время появления магнитного поля, его пик и предположительная пространственная конфигурация в целом соответствовали расчетам, которые описывали формирование батареи Бирманна в подобных условиях.

После этого ученые попытались расширить результаты своего эксперимента до галактического масштаба. Для этого они перенесли результаты своих наблюдений в компьютерную модель, которая описывала возникновение нашей галактики. По расчетам Грегори и его коллег, столкновения ударных волн в протогалактическом облаке должно быть достаточно для образования небольших участков пространства, в которых существовало магнитное поле силой около 1 цептогаусса (10 в минус 21 степени).

Как отмечают ученые, этих магнитных "зерен", в принципе, должно хватить для запуска батареи Бирманна, которая постепенно должна усилить мощность магнитного поля галактики и впоследствии сделает его относительно постоянным.