一項新的研究顯示,早期宇宙中的磁場強度可能比小冰箱磁鐵的磁場弱數十億倍。這項研究由國際研究團隊進行,強調這些早期磁場的強度類似於人類腦神經元產生的磁性。研究者追蹤了「原始磁場」對宇宙網的微妙影響,這是一個龐大且呈絲狀結構的系統,將各個星系連接在一起。
這項研究由位於意大利的國際高等研究學校(International School for Advanced Studies in Trieste)主導,並與哈特福德大學、劍橋大學、諾丁漢大學、斯坦福大學和波茨坦大學等高校合作。宇宙網是宇宙的一個重要特徵,但其普遍存在的磁化現象長期以來令科學家困惑。科學家們始終無法解釋為什麼宇宙網中那些遼闊而空曠的區域會出現磁化現象,因為這種現象通常只預期會發生在星系附近。
研究的主要作者之一、國際高等研究學校的博士生Mak Pavičević表示:「我們的假設是,這可能是宇宙誕生時期發生事件的遺產,並且磁性本質上與原始宇宙中的物理過程相關。」Pavičević進一步解釋,這些絲狀結構在所謂的「大爆炸」之前的膨脹過程中,或在後來的相變化事件中可能會被磁化。
國際團隊為測試這一雄心勃勃的假設運行了超過 250,000 次的計算機模擬。來自哈特福德大學的Vid Iršič將這些模擬描述為「最現實且最大的最先進模擬套件,旨在研究原始磁場對星際宇宙網的影響。」團隊將這些模擬結果與觀測數據進行比較,確認了一個關鍵發現:納入古老且極其微弱的磁場效應,能夠更準確地模擬宇宙網的結構。研究顯示,包含約 0.2 奈高斯(nano-gauss)的原始磁場的宇宙標準模型最符合實驗數據。
這一發現驗證了他們的假設,即即使在稀疏人口的區域,宇宙網中觀察到的磁性是早期宇宙事件的直接遺產。研究還確立了早期磁場強度的低值,提供了一個新的上限,這個數值比之前的估算低數倍。研究人員指出:「我們的研究因此對宇宙最早時刻形成的磁場強度設下了嚴格的限制,並與最近的獨立數據及宇宙微波背景研究結果一致。」這一發現將有助於更深入了解早期宇宙。
這些幾乎無法察覺的原始磁場,儘管其強度微弱,卻在宇宙的發展中扮演了關鍵角色。原始磁場可能增加了宇宙網的密度,從而加速了恆星和星系的形成,影響了當前宇宙的結構。詹姆斯·韋伯太空望遠鏡有望進一步驗證這些發現。此外,這項研究對各種理論模型也具有重要意義,這些模型旨在解釋宇宙結構的形成。研究結果已發表在《物理評論快報》(Physical Review Letters)期刊上。




