Притяжение галактик или что такое батарея Бирман

Гомо сапиенс – человек разумный давно задавался вопросом о происхождении нашей Галактики и одним из неразгаданных тайн Вселенной остается вопрос “Почему в космическом пространстве огромное количество звезд скапливаются в определенных местах?”

Невольно возникает ассоциация с людьми, которые обустраивают города и оставляют полупустые пространства вокруг них. Наша Галактика называется “Млечный Путь”, и представляет собой диск из 200 миллиардов звезд, который состоит из газа и пыли.

Впервые о том, что Галактика обладает магнитным полем, заговорили в 40 годах прошлого столетия, когда учеными из США Уильямом Хилтнером и Джоном Холлом была выявлена слабая поляризация звездного света. Они предположили, что поляризацию вызывает магнетизм, а астронавты Леверетт Дэвис и Джесси Гринстайн помогли дать оценку этому явлению. Когда в галактике под названием Туманность Андромеды был открыт эффект поляризации звездного света, исходя из результатов исследований, ученые пришли к однозначному выводу, что имеют дело с космическим магнетизмом.

 

 

В научном мире известны несколько определений магнетизма космического пространства, первый из которых заключается в нахождении степени поляризации звездного света, которая и определяет величину намагниченности космоса для спиральной галактики, объем пыли у которой достаточно велик. Анализируя синхронное излучение, поставляемых сверхновыми звездами релятивистских электронов, закручивающихся вокруг магнитных силовых линий также можно определить величину магнитного поля галактики.

 

Как рождаются реликтовые магнитные поля?

Ответ на этот вопрос был дан в 2006 году, когда астрологи из Японии изучили способ, генерирующий магнитные поля во временном отрезке между периодом первичного нуклеосинтеза и образованием нейтральных атомов. В те времена материя представляла собой горячую плазму, в состав которой входили положительно заряженные частицы с добавлением ядер дейтерия, гелия, лития, отрицательно заряженные частицы, высокоэнергетичные фотоны. Расплавленная плазма образовывала фотонный ветер, потоки которого уносили с собой отрицательно заряженные частицы и не оказывали особого воздействия на протоны. Направленное движение отрицательно заряженных частиц способствовало возникновению вихревых токов, которых их принято считать создателями первичных магнитных полей.

 

 

Спустя 400 тыс. лет произошел Большой Взрыв, и вышеуказанный механизм перестал существовать, чему послужило объединение свободных отрицательно заряженных частиц с ионами. Отрицательно заряженные частицы, попросту, прекратили взаимодействие с фотонным газом. По определению специалистов астрофизиков магнитные поля, созданные вышеуказанным способом, должны ослабнуть, и в настоящее время сила этих полей не превысила бы и 10-24 гауссов.

 

Причины возникновения магнетизма

Существуют два разных суждения о возникновении космического магнетизма галактик, заслуживающих наше внимание. Итальянский физик Энрико Ферми первым высказал предположение о реликтовом происхождении магнетизма.

Магнитные поля, существующие в настоящее время, появились в результате захвата и усиления магнитных потоков галактиками.

Однако в научном мире эта гипотеза имела ряд серьезных критических замечаний.

По мнению же американского ученого Юджина Паркера галактическое магнитное поле это движение плазмы по кругу в галактике и в их скоплениях. Особый интереc, в таком случае,  вызывает учение о реликтовом поле, но для доказательства этих суждений возникает необходимость измерения межгалактического магнетизма, которого до настоящего времени произвести ещё не удалось.

 

А вот о магнетизме внутри галактик известно куда больше. Его отлично описывает теория ученого из Германии Людвига Бирманна, методу которого дали название батареи Бирманна.

Образование магнитного поля происходит вследствие вращения плазмы, которая падает на черную дыру.

Для усиления намагниченности существует несколько способов. Например, ударная волна, сжимая плазму, увеличивает силу магнитного поля, что характерно для спиральных галактик и служит обеспечению постоянства внутреннего магнитного поля.

В настоящее время астрофизики всего мира пытаются произвести замеры межгалактического магнетизма и совсем недавно удача улыбнулась американским ученым из Лос-Анджелеса Шин Ичиро Андо и Александру Кусенко.

С помощью гамма-телескопа «Ферми» они сделали снимки 170 активных центров галактик, на которых изображены ореолы магнитных полей, где и зафиксировали общее межгалактическое магнитное поле силой 10-15 гауссов. При подтверждении научных выводов, открытие произведет фурор в мировой науке и внесет существенный вклад в развитие астрономии.

Зимой 2004 года наша планета ощутила редкий и самый мощнейший гамма-всплеск. Понадобилось лишь пять минут времени, чтобы выбросить 1040 Дж электромагнитной энергии, пятая часть которой была выброшена в пространство за 0,1 секунды. Подобные гамма-всплески наблюдались в 1979, 1980, 1996 годах минувшего столетия.

 

Как магнетизм рождает звезды?

Существует определенное мнение, что галактическое магнитное поле активно принимает участие и при образовании новых звезд. Известно, что холодные, тяжелые облака газа имеют способность к гравитационной концентрации, в результате которой и происходит рождение тысяч звезд. Но прогнозам астрофизиков, этот процесс должен прекратиться через 10-15 миллионов.

 

 

Давайте и мы с вами заглянем в тайну возникновения новой звезды. Рождение звезд проходит в четыре этапа. На начальном уровне в газопылевом облаке появляются сгустки очень плотного вещества, которые затем сжимаются гравитационной силой. Сила гравитации действует от центра до периферии сгустка, осуществляя таким образом формирование сферических протозвезд, которые окружают вращающиеся плоские диски космической пыли.

 

 

Рожденная протозвезда не будет излучать свет пока не возьмет от диска большую часть его содержимого. Такое действие происходит на третьем этапе процесса, которая обусловлена сильнейшим сжатием и разогревом собственного ядра протозвезды. Разогрев ядра протозвезды превышает миллионы градусов, и сопровождается термоядерным горением водорода. В результате всех этих действий появляется настоящая звезда.

Какая же роль отведена магнитному полю галактики при рождении звезды? Да самая непосредственная. Именно поле способствует потере вращательного момента диска при взятии протозвездой большей части его вещества. Магнитное поле способно искривлять траектории протонов при столкновении их с нейтральными молекулами, что называется магнитным торможением. Торможение провоцирует образование внутреннего трения, которое уменьшает вращательный момент диска. Это действие связывают с магниторотационной неустойчивостью. Механизм магнитонеустойчивости принуждает внутренние пояса диска совершать неторопливые вращательные движения, а внешние заставляет набирать большую скорость.

 

Эффект батареи Бирманна

Представим себе куб, в котором находится плазма, в состав которой входят отрицательно и положительно заряженные частицы. Предположим, что правая грань куба имеет силу гравитации и температуру выше, чем левая. Известно, что температура частиц возрастает во время их движения от верхних граней к нижним.

 

 

С помощью разницы температур создается давление, которое смещает положительные и отрицательные заряженные частицы в левую сторону, а сила гравитации направляет их в правую сторону куба. Гравитационная сила пропорциональна массе частиц, а величина давления не зависит от их массы. Электроны устремляются в левую часть куба быстрее протонов, образуя горизонтальное электрическое поле, которое препятствует расхождению разнозарядных частичек. С изменением температуры сила магнитного поля растет, а значит, величина силы магнитного поля будет выше в нижней грани куб, что говорит о неоднородности магнитных полей. В этом случае магнитное поле куба формирует замкнутый ток, соединяющий его части вверху и внизу.

 

Преображение звезд

Как мы знаем, звезды не вечны? Они прекращают свое существование, превращаясь  сначала в белых карликов, а затем становятся нейтронной звездой или черной дырой.

Кстати, у черных дыр нет магнитных полей. У них есть лишь масса, угловой момент и электрический заряд.

Образование белых карликов – это результат истощения запаса топлива у звезды из-за происшедшего с ней коллапса. В нашей Галактике существует около 2500 белых карликов, у большинства из которых магнитное поле не поддается измерениям. Лишь 10% белых карликов обладают магнитным полем, сила которого колеблется в пределах от 0,5 до 500 мгс.

 

 

Магнетизм нейтронной звезды образуется при сильном сжатии в результате коллапса ее родительницы. По поводу существования магнетизма у этих звезд возникает вопрос: откуда взяться магнитному полю, если нейтроны не обладают электрическим зарядом? Оказывается, что в состав нейтронных звезд входят и другие частицы кроме нейтронов. Глубинные слои этих звезд имеют частички с отрицательным и положительным зарядом. Именно эти составляющие принимают активное участие в появлении токов из глубин звезд, которые и создают магнитные поля. Существует суждение: если родительница нейтронной звезды обладала намагниченностью, то в недрах ее детища функционирует мощное динамо, разгоняющее и увеличивающее силы магнитных полей.

Принстонскими физиками Робертом Дунканом и Кристофером Томпсоном придумано название «магнетар». В соответствии с их учением, глубинные слои нейтронной звезды способны охлаждаться в течение нескольких секунд. В результате столь быстрого охлаждения процесс конвекции и работа динамо прекращаются. Сверхтекучая жидкая среда, имеющая исключительно высокую электропроводность долго сохраняет магнитное поле нейтронной звезды. Магнитное поле забирает у нее кинетическую энергию и возвращает назад как радиацию. Следует отметить, что период вращения магнетара составляет всего лишь несколько секунд.

 

Эллипсы и спирали

Магнитные потоки в космическом пространстве удерживает материя, состоящая из ионизированного газа, благодаря чему межзвездная среда не лишена магнитных силовых линий. Известно, что вблизи нашего светила, магнитное поле имеет индукцию равную 6 микрогауссам, а в центральной части Млечного Пути она колеблется в пределах 20-40 микрогауссов. Этим может похвастаться любая спиральная галактика. Если галактика богата ионизированным газом, то величина индукции уже превышает 100 микрогауссов, а магнитные поля эллиптических галактик намного слабее из-за отсутствия у них большого количества ионизированного газа.

Исследователям, к сожалению, пока не удается сделать замеры индукции магнитного поля галактик, если ее величина не превышает десятую долю микрогаусса, и ученые пока не могу дать точных сведений.

 

Понятия о пульсарах и магнетарах

Известно, что нейтронные звезды являются мощными источниками радиоизлучения, но настоящее время неизвестны способы его генерирования. Как происходит это излучение?

  1. Сильное электрическое поле отрывает от поверхности звезды заряженные частицы.
  2. Частицы движутся по спиралям, которые направлены вдоль силовых магнитных линий.
  3. Их движение приводит к образованию пучков радиоволн, которые уходят по магнитной оси в пространство. Ось вращения звезды не совпадает с магнитной осью.
  4. Пучки радиоволн образуют в пространстве коническую поверхность. Через небольшие промежутки времени телескопом принимаются радиоимпульсы. Эти источники получили название радиопульсаторов.

Работа магнетаров выстроена по-другому. Космос облучают звезды. Это облучение происходит короткими и сильными выбросами гамма-излучения. Специалисты в области астрономии утверждают, что Млечный Путь имеет 100 млн. нейтронных звезд. 10% этих звезд – магнетары. Что они из себя представляют?

Это звезды с твердым кристаллическим покрытием (корой). Кора окружает, состоящую из жидкой материи, сердцевину, которая обладает мощным магнетизмом. Магнитное поле нестабильно. Магнетары имеют предрасположение к деформациям, которые создают мощное напряжение в оболочке звезды.

 

 

При превышении запаса прочности покрытия, кора трескается, и из разломов магнитное поле попадает на поверхность, закручиваясь в спираль. Это приводит к возмущению магнитосферы и наши земные приборы уже принимают высокочастотные фотоны в виде выбросов гамма-излучения.

FollowFb.Ins.Lin.Tw.
...

This is a unique website which will require a more modern browser to work!

Please upgrade today!