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Die Ursache der Magnetisierung des Universums wird herausgefunden

23.11.2022

Die vom Urknall übrig gebliebenen "kosmischen Fäden" könnten für die Magnetfelder des Universums verantwortlich sein.

Astronomen sind sich nicht ganz sicher, wie Galaxien und Haufen zu ihren Magnetfeldern kommen. In den frühen Stadien der Entwicklung des Universums, vor dem Erscheinen der ersten Sterne und Galaxien, war der Kosmos elektrisch neutral. Neutrales Gas kann selbst keine Magnetfelder erzeugen, also musste das Universum irgendwie ein Magnetfeld erzeugen. Sobald das Universum dieses ursprüngliche Keimmagnetfeld hatte, konnte es es verstärken, da die Entwicklung des Universums das neutrale Gas in ein elektrisch geladenes Plasma verwandelte. Doch die Quelle des ersten Magnetfelds blieb der Astronomie jahrzehntelang ein Rätsel.

Wissenschaftler bieten die vielleicht exotischste Erklärung für die Quelle des ursprünglichen Magnetfelds des Universums: kosmische Saiten.

Kosmische Strings sind theoretische Objekte, von denen viele Astronomen glauben, dass sie im sehr frühen Universum entstanden sind. Als unser Kosmos weniger als eine Sekunde alt war, durchlief er mehrere Stadien heftiger Phasenübergänge. In der Antike wurden alle vier Naturgewalten zu einer einzigen Kraft vereint. Diese Phasenübergänge haben eine einzelne Kraft genommen und sie nacheinander in die Schwerkraft, die starke Kernkraft, die schwache Kernkraft und den Elektromagnetismus unterteilt.

Mit jeder Kräfteaufspaltung wurde das grundlegende Vakuum der Raumzeit neu aufgebaut. Dieser Prozess ist jedoch möglicherweise nicht ganz reibungslos oder perfekt, und es können Fehler in der Raumzeit auftreten. Einige dieser Defekte sahen aus wie eindimensionale Falten im Raum, wie Falten auf einem Blatt Papier. Das sind kosmische Saiten.

Astronomen sind auf der Suche nach kosmischen Saiten, seit sie in den 1970er Jahren vorgeschlagen wurden. Bisher waren alle Suchen erfolglos, und doch scheinen kosmische Fäden die gemeinsame Vorhersage aller unserer Theorien des frühen Universums zu sein.

Die Autoren der Studie nutzten die einzigartigen Eigenschaften kosmischer Saiten, um sie in Magnetfeldgeneratoren umzuwandeln. Die Idee ist, dass die kosmischen Saiten auf ihrer Reise Wellen im Gewebe der Raumzeit hinterlassen werden, wie Kielwasserwellen, die ein Kielwasser von einem Boot hinterlassen.

Wenn eine kosmische Schnur durch das Plasma wandern würde, könnten diese Wellen in der Raumzeit die Temperatur und Dichte kleiner Taschen im Plasma verändern. Diese Unterschiede würden elektrische Ladungen in Bewegung setzen, und sie könnten der Beginn eines Magnetfelds sein. Diese anfänglichen Felder werden nicht sehr stark sein, aber sie werden ausreichen.

Sobald die kosmischen Fäden die Region verlassen, kann das verbleibende Plasma schrumpfen und abkühlen und Sterne, Galaxien und Haufen bilden. Als sich das Plasma zusammenzog, konnte es dieses anfängliche Feld auf die Stärke verstärken, die Astronomen heute sehen.

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