Los campos magnéticos

son los caballos de batalla anónimos de la astrofísica Esta visualización del polvo interestelar que interactúa con el campo magnético de la Vía Láctea proviene del satélite Planck de la ESA. Crédito de la imagen: ESA / Planck Collaboration. Agradecimiento: M.-A. Miville-Deschênes, CNRS - Institut d'Astrophysique Spatiale, Université Paris-XI, Orsay, Francia Por Paul Sutter, astrofísico | 25 de octubre de 2017 Paul M. Sutter es astrofísico de la Universidad Estatal de Ohio y científico en jefe en el centro de ciencias COSI. Sutter también es el anfitrión de Ask a Spaceman y Space Radio, y lidera AstroTours en todo el mundo. Sutter contribuyó con este artículo a las voces expertas de Space.com: Op-Ed & Insights. Los campos magnéticos se quedan cortos. Nadie les presta atención. En cambio, todos se enfocan en los agujeros negros, las galaxias en colisión, el Big Bang. Lo normal. Pequeños campos magnéticos no pobres, atravesados y entre las galaxias como seda de araña, sin empujar nada, sin conducir nada, sin alimentar nada. Ellos simplemente ... son. Son serenos y complacientes. Excepto que no lo son. (Mejores libros de Astronomía y Astrofísica) El poder del magnetismo En realidad, los campos magnéticos son los robustos caballos de batalla de la astrofísica. Es verdad que, la mayoría de las veces, simplemente juegan al seguimiento del líder, atados a los plasmas de los que nacen. Pero de vez en cuando, pueden agruparse y convertirse en el jugador dominante en el juego de la física, liberando sus energías reprimidas en presentaciones espectaculares como eyecciones de masa coronal y jets de núcleos galácticos activos. No es de extrañar que nuestro universo esté repleto de campos magnéticos. Casi toda la materia normal (es decir, no oscura) que compone nuestro cosmos existe en forma de plasma, un estado de alta energía de la materia donde los electrones están separados de sus núcleos de acogida. Rara vez los materiales se enfrían y se condensan lo suficiente para formar átomos neutros. Donde hay plasmas, hay partículas cargadas circulando. Y donde hay partículas cargadas que circulan, hay campos magnéticos. Entonces vemos campos magnéticos que enhebran nuestro propio planeta y sol, el sistema solar, las nebulosas distantes e incluso la galaxia misma. Incluso los vemos extenderse millones de años luz más allá de eso, formando una red enredada entre las galaxias. Espera un minuto; Espere. ¿Cómo se obtienen grandes campos magnéticos, y quiero decir, en caso de que no sea lo suficientemente claro, físicamente grandes, volados a estas tremendas escalas? Una red enmarañada Vemos campos magnéticos en las escalas más grandes del universo. Son muy débiles, no más de un millón de veces más débiles que el propio campo magnético de la Tierra, pero se estiran, se estiran y se estiran. Incluso los encontramos en cúmulos de galaxias, las estructuras gravitacionales más grandes del cosmos, aglomeraciones de mil galaxias y un total de al menos cien billones de masas solares de estrellas, gas y materia oscura. Estos clusters son realmente grandes, y alojan campos magnéticos apropiados para su estado de peso pesado. Los campos magnéticos de los cúmulos de galaxias son particularmente intrigantes. Por un lado, completan completamente el volumen de su clúster de host. Para aquellos que mantienen puntaje, eso es alrededor de 10 ^ 20 años luz cúbica de espacio casi vacío. A pesar de su tamaño gigantesco, esos campos magnéticos enormes no son perfectamente lisos. Están enredados y doblados en la escala de decenas de miles de años luz. Eso significa que, si tuvieras una brújula lo suficientemente sensible, podrías seguir una sola línea de campo magnético por aproximadamente el ancho de una galaxia antes de que se desvíe en una nueva dirección. Aún más extraño es que estos campos magnéticos no parecen estar asociados con ninguna galaxia particular dentro de los cúmulos. Si bien vemos que las propias galaxias albergan sus propios campos magnéticos únicos, no parecen estar conectados a los extragalácticos de flotación libre. link: https://www.youtube.com/watch?v=TSydZyZBg-g Comenzar temprano Entonces, de nuevo, ¿qué está pasando? Para (literalmente) grandes problemas en astronomía, hay dos cursos generales de explicación. El curso n. ° 1 es el siguiente. Tal vez los campos son de origen cosmológico. Tal vez durante los tempranos y sudorosos días del universo, en los primeros minutos mientras fuerzas y campos exóticos competían por la competencia en el cosmos infantil, un proceso peculiar (por ejemplo, una transición de fase cuando una fuerza se separaba de otra cuando el universo se enfriaba). abajo) podría haber inundado el universo con magnetismo. Ese magnetismo habría simplemente ... colgado, pegado a toda la materia a medida que se condensaba durante miles de millones de años para formar la red cósmica y los cúmulos de galaxias que vemos hoy. ¡Eso suena genial! Excepto que sabemos cómo era el universo primitivo. Tenemos su imagen de bebé, el fondo cósmico de microondas. Y sabemos cuán fuertes campos magnéticos habrían impactado los golpes y sacudidas en ese patrón. Además, sabemos cómo los campos magnéticos podrían haber deformado aún más esa luz en su viaje de 13.800 millones de años a nuestros detectores. Y ambos apuntan a un universo joven con campos magnéticos débiles o incluso nulos. link: https://www.youtube.com/watch?v=8QL4gzgtosc Creciendo en la oscuridad Entonces, en lugar de conformarse con una explicación cosmológica, los astrofísicos tienden a preferir una explicación agridulce de "espera". En este escenario, no hay ningún raro hocuspocus inundando el universo del bebé con energía magnética. En cambio, los campos magnéticos comienzan pequeños y crecen junto con todos los demás. El primer paso es magnetizar un bolsillo no magnetizado del universo. Esto es sorprendentemente fácil. Si tiene, por ejemplo, un plasma que es golpeado por una onda de choque, los electrones pueden separarse de los iones, generando una corriente y, por lo tanto, un campo magnético. ¡Estupendo! Lástima que el campo de "semilla" sea increíblemente débil, al menos un billón de veces más débil de lo que observamos. Entonces, ¿qué convierte a los campos magnéticos débiles en fuertes? Dynamos! El fenómeno, que genera fuertes campos magnéticos, se produce en todo el lugar, en el núcleo de la Tierra, que rodea los agujeros negros supermasivos. La rotación rápida y complicada de un disco de plasma puede convertir los campos magnéticos en un frenesí, convirtiendo la energía gravitacional o de rotación en magnetismo puro. ¡Estupendo! Lástima que esas dinamos son muy pequeñas. Ni siquiera suelen operar en una galaxia completa. Entonces, podemos obtener fácilmente campos magnéticos fuertes para formar en el universo, pero ¿cómo pueden ser expulsados de sus galaxias anfitrionas y estirados para llenar espacios tan grandes? La respuesta podría estar en los dínamos, particularmente en los agujeros negros supermasivos. Estos monstruosos motores potencian los núcleos galácticos activos. Vemos la intensa radiación saliendo de estos objetos, y sabemos que esos chorros están altamente magnetizados. ¿Es suficiente llenar por completo el enorme volumen de cúmulos de galaxias? Honestamente, no sabemos, y ni siquiera sabemos si este enfoque de "abajo hacia arriba" para magnetizar el cosmos está en el camino correcto. Tomará más datos, especialmente a partir de observaciones del universo más grande fuera de los cúmulos en estructuras llamadas filamentos, paredes y vacíos, para obtener una imagen más clara. Pero no importa cómo llegaron allí, estos gigantescos campos magnéticos llegaron para quedarse. Aprenda más escuchando el episodio "¿De dónde vienen los campos magnéticos gigantes?" en el podcast Ask A Spaceman, disponible en iTunes y en la web en askaspaceman.com. ¡Gracias a Chris N. y Pete E. por las preguntas que llevaron a esta pieza! Haga su propia pregunta en Twitter usando #AskASpaceman o siguiendo a Paul @ PaulMattSutter y facebook.com/PaulMattSutter. Síganos @Spacedotcom, Facebook y Google+. Artículo original en Space.com. With a little help from Google Translate for Business