تشير مقالة نُشرت في مجلة Physical Review Letters إلى أن انهيار سحب البلازما والتدفقات المضطربة قد أدى إلى تسريع نمو المجالات المغناطيسية المنتظمة بشكل كبير، مما قد يحل التناقض بين النماذج التقليدية وملاحظات المجرات الشابة.
يمكن أن تظهر المجالات المغناطيسية للمجرات بسرعة مذهلة، بسبب انهيار البلازما والتدفقات المضطربة.
ما مدى سرعة تطور المجالات المغناطيسية المنتظمة التي تمتد عبر آلاف السنين الضوئية في المجرة؟ وفقًا للنماذج التقليدية، تستغرق هذه العملية مليارات السنين، لكن عمليات رصد المجرات الحقيقية تشير إلى جداول زمنية أسرع بكثير.
تشير دراسة نُشرت في مجلة Physical Review Letters إلى حل محتمل لهذا التناقض. فعندما تنهار سحب البلازما أثناء تكوين المجرات، فإنها قد تُسرّع بشكل كبير من تطور المجالات المغناطيسية.
توجد معظم المادة المرئية في الكون على شكل بلازما، وهي حالة تتأثر بقوى مثل الجاذبية، وفروق درجات الحرارة، والدوران. يمكن لهذه القوى أن تُحدث تدفقات مضطربة، وفي ظل هذه الظروف، تتنبأ نظرية الدينامو بأن المجالات المغناطيسية الموجودة تزداد قوة. ولا تزال هذه النظرية الأداة الرئيسية التي يستخدمها العلماء لتفسير كيفية نشوء المجالات المغناطيسية الكونية.
"لكن نظرية الدينامو لها حدود"، كما تقول بالافي، إحدى مؤلفي الدراسة. "على وجه الخصوص، تواجه صعوبة في تفسير ملاحظات المجرات الشابة ذات المجالات المغناطيسية القوية التي تمتد عبر آلاف السنين الضوئية."
منظور جديد حول تكوين المجرات
تتناول الدراسة كيف كان من الممكن أن تتصرف عمليات الدينامو بشكل مختلف في المراحل المبكرة لتكوين المجرات. وتركز على سحابة إكليلية من الغاز المتأين، وهي مرحلة مهمة في تكوين المجرات. يقول إرشاد، المؤلف الرئيسي للدراسة: "عندما تتشكل المجرة، يمكن للجاذبية نفسها أن تدير البلازما، وهذا بدوره يمكن أن يضخم المجالات المغناطيسية".
باستخدام أساليب تحليلية، أظهر الباحثون أن هذه الحركة الجاذبية يمكن أن تسرّع من تكوّن المجالات المغناطيسية. وتشير نتائجهم إلى أن هذه المجالات ربما تكون قد تشكّلت في وقت أبكر بكثير مما كان يُعتقد سابقاً.
يعزو العلماء هذا التأثير إلى تغيرات في الحركة المضطربة أثناء الانهيار. تُحدث هذه الاضطرابات أنماطًا دوامية تُسمى الدوامات، تشبه التيارات في المياه الجارية. ويعتمد معدل نمو المجالات المغناطيسية على سرعة دوران هذه الدوامات، والمعروفة بمعدل الانقلاب.
مع تقلص السحابة، يزداد معدل انقلابها. وقد وجد الفريق أن هذا يُسبب زيادةً "أُسِّيةً فائقة" في قوة المجال المغناطيسي، مما قد يُفسر المجالات المغناطيسية القوية المرصودة في المجرات الفتية. كما تُشير نتائجهم العددية إلى أن هذه المجالات يُمكن أن تُصبح أقوى مما هو مُتوقع بناءً على نظرية الدينامو القياسية.
الإطار الرياضي والقيود
ولإجراء التحليل، استخدم الباحثون نهجًا رياضيًا يسمى "الإحداثيات فائقة الحركة". في علم الكونيات، تأخذ هذه الطريقة في الاعتبار توسع الكون.
يقول إرشاد: "باستخدام هذه الإحداثيات، تصبح معادلات المجرة المنهارة مشابهة لمعادلات المجرة الثابتة، وهذا يبسط الحسابات بشكل كبير. ينجح هذا الأسلوب في نظام كروي ينهار بشكل منتظم، لكننا سنحتاج إلى توسيع نطاق هذا البحث ليشمل حالات أكثر واقعية."
على الرغم من هذه النتائج، لا تزال هناك أسئلة مهمة عالقة. تقول بالافي: "لا يزال هناك الكثير لنتعلمه، حتى فيما يتعلق بهذا السؤال الجوهري حول الأطر الزمنية". يعمل العلماء على تطوير نماذج حاسوبية لمحاكاة كيفية تشكل البنى في الكون، وتقدم هذه الدراسة تنبؤات قد تساعد في اختبار تلك النماذج وتحسينها.
عادةً ما تكون القوى المغناطيسية أضعف بكثير من الجاذبية في تشكيل الأجسام في الكون، لكن تشير النتائج إلى أن الحقول المغناطيسية القوية والمنظمة ربما تكون قد ظهرت في وقت أبكر مما كان متوقعًا. ومع مرور الوقت، ربما لعبت هذه الحقول دورًا دقيقًا لكنه مستمر في توجيه تطور الكون.
للمادة العلمية DOI: 10.1103/fp1v-xrr5
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
