De kracht van de magnetische velden hier op aarde, op de zon, in de interplaneetaire ruimte, op sterren in ons sterrenstelsel (de Melkweg; sommigen sowieso sowieso), in het interstellaire medium (ISM) in ons sterrenstelsel en in de ISM van andere spiraalstelsels (sommigen toch) zijn gemeten. Maar er zijn geen metingen gedaan van de sterkte van magnetische velden in de ruimte tussen sterrenstelsels (en tussen clusters van sterrenstelsels; de IGM en ICM).
Tot nu toe.
Maar wie maakt het uit? Welk wetenschappelijk belang heeft de sterkte van de IGM- en ICM-magnetische velden?
Schattingen van deze velden kunnen 'een aanwijzing zijn dat er een fundamenteel proces was in het intergalactische medium dat magnetische velden maakte', zegt Ellen Zweibel, een theoretisch astrofysicus aan de Universiteit van Wisconsin, Madison. Een 'top-down'-idee is dat alle ruimte op de een of andere manier kort na de oerknal een klein magnetisch veld vertoonde - rond het einde van de inflatie, oerknal-nucleosynthese of ontkoppeling van baryonische materie en straling - en dit veld werd sterker terwijl sterren en sterrenstelsels de intensiteit vergaarden en versterkten. Een andere 'bottom-up'-mogelijkheid is dat magnetische velden die in eerste instantie werden gevormd door de beweging van plasma in kleine objecten in het oeruniversum, zoals sterren, en vervolgens naar buiten de ruimte in werden verspreid.
Dus hoe schat u de sterkte van een magnetisch veld, tientallen of honderden miljoenen lichtjaar verwijderd, in gebieden van de ruimte op enige afstand van sterrenstelsels (laat staan clusters van sterrenstelsels)? En hoe doe je dit als je verwacht dat deze velden veel kleiner zullen zijn dan een nanoGauss (nG), misschien zo klein als een femtoGauss (fG, wat een miljoenste is van een nanoGauss)? Welke truc kun je gebruiken ??
Een heel nette, een die vertrouwt op natuurkunde die niet rechtstreeks in een laboratorium, hier op aarde, is getest en die waarschijnlijk niet wordt getest tijdens de levensduur van iedereen die dit vandaag leest - de productie van positron-elektronenparen wanneer een hoogenergetisch gammastraalfoton botst met een infrarood- of microgolfoven (dit kan tegenwoordig in geen enkel laboratorium worden getest, omdat we geen gammastraling van voldoende hoge energie kunnen maken, en zelfs als we zouden kunnen, zouden ze zo zelden botsen met infraroodlicht of microgolven) we zouden eeuwen moeten wachten om zo'n paar te zien produceren). Maar blazars produceren grote hoeveelheden TeV-gammastralen, en in de intergalactische ruimte zijn microgolffotonen in overvloed (dat is wat de kosmische microgolfachtergrond - CMB - is!), En dat geldt ook voor ver-infrarode.
Nadat het is geproduceerd, zullen het positron en het elektron interageren met de CMB, lokale magnetische velden, andere elektronen en positronen, enz. (De details zijn nogal rommelig, maar werden in feite enige tijd geleden uitgewerkt), met als nettoresultaat dat waarnemingen van verre, heldere bronnen van TeV-gammastralen kunnen lagere limieten stellen aan de sterkte van de IGM en ICM waardoor ze reizen. Verschillende recente artikelen rapporteren resultaten van dergelijke waarnemingen met behulp van de Fermi Gamma-Ray Space Telescope en de MAGIC-telescoop.
Dus hoe sterk zijn deze magnetische velden? De verschillende artikelen geven verschillende cijfers, van meer dan een paar tienden van een femtoGauss tot meer dan een paar femtoGauss.
"Het feit dat ze een ondergrens hebben gesteld aan magnetische velden ver in de intergalactische ruimte, niet geassocieerd met een melkwegstelsel of clusters, suggereert dat er echt een proces was dat op zeer brede schaal door het hele universum werkte", zegt Zweibel. En dat proces zou zich in het vroege heelal hebben voorgedaan, niet lang na de oerknal. 'Deze magnetische velden konden zich recentelijk niet hebben gevormd en zouden in het oeruniversum moeten zijn gevormd', zegt Ruth Durrer, een theoretisch natuurkundige aan de universiteit van Genève.
Dus misschien hebben we nog een raam in de fysica van het vroege heelal; Hoera!
Bronnen: Science News, arXiv: 1004.1093, arXiv: 1003.3884
