Υπάρχει στο διάστημα μαγνητικό πεδίο;

Από το περιοδικό Scientific American

Την επόμενη φορά που θα ταξιδέψετε στα βάθη του διαστήματος μην ξεχάσετε να πάρετε μαζί σας μία πυξίδα. 'Οχι γιατί μπορεί να σας φανεί χρήσιμη στην καθοδήγηση του σκάφους, αλλά γιατί είναι ένα από τα λίγα μέσα με τα οποία μπορεί κανείς να συλλάβει ένα από τα πιο εξαιρετικά φαινόμενα του διαστήματος, τα μαγνητικά πεδία. Οι δυναμικές γραμμές των μαγνητικών πεδίων περιστρέφονται και ελίσσονται,
στον μεσοαστρικο χωρο και εκτεινονται σε εκατομμυρια έτη φωτός στη μεσογαλαξιακή έρημο. Οι αστρονόμοι έχουν καταλήξει στο ότι τα μαγνητικά πεδία είναι από τις πλέον ισχυρές δυνάμεις μορφοποίησης του σύμπαντος.

Φαίνεται πως ακόμη και τα πιο απομακρυσμένα μέρη του διαστήματος -τα χάσματα ανάμεσα στα σμήνη των γαλαξιών- διαπερνώνται από μαγνητικά πεδία πολύ μεγάλης ισχύος και άγνωστης προέλευσης. Σύμφωνα με τον Stirling Α. CοΙgate, αστροφυσικό στο Εθνικό Εργαστήριο του Lοs ΑΙamοs, "τα μαγνητικά πεδία είναι η επικρατέστερη μορφή ενέργειαςστο σύμπαν".
Ο μαγνητισμός για μεγάλο χρονικό διάστημα δεν ήταν στο στόχαστρο της αστρονομίας -παρουσιάζει τόσες δυσκολίες στη μέτρηση και στην κατανόηση, που είχε θεωρηθεί προτιμότερο να αγνοηθεί η ύπαρξή του. Το βασικό πρόβλημα είναι ότι τα πεδία είναι αόρατα. Για να τεκμηριώσουν την ύπαρξή τους, οι αστρονόμοι πρέπει να χρησιμοποιήσουν πυξίδα και τα ρινίσματα που η φύση τούς παρέχει κατά καιρούς τυχαία, όπως κόκκους σκόνης και φορτισμένα σωματίδια.
Η ευθυγράμμιση κόκκων σκόνης και η σκέδαση των ηλεκτρονίων , για παράδειγμα, είναι μερικοί από τους τρόπους με τους οποίους ένα μαγνητικό πεδίο μπορεί να επιδράσει στην εκπομπή πολωμένων ραδιοκυμάτων ή να αλλάξει τη διεύθυνση του πολωμένου φωτός που διέρχεται από μια περιοχή του διαστημικού χώρου, περίπου όπως θα έκανε και ένα ζευγάρι οmικών γυαλιών πολωμένου φωτός.

Σταδιακά, οι αστρονόμοι κατέληξαν στο ότι ο Γαλαξίας μας έχει ένα ασθενές μαγνητικό πεδίο, σχεδόν 5 μgauss, κατά μήκος των σπειροειδών βραχιόνων του (συγκριτικά, το μαγνητικό πεδίο της Γης είναι 500.000 μgauss με κατεύθυνση προς Βορρά). Μία πυξίδα ευαίσθητη σε τέτοια πεδία, τοποθετημένη στην περιοχή του ηλιακού μας συστήματος, θα έδειχνε προς τον αστερισμό του Κύκνou. Παρόμοια μαγνητικά πεδία έχουν και άλλοι γαλαξίες .

'Οταν οι ερευνητές ξεκίνησαν την αναζήτηση πεδίων ανάμεσα στους γαλαξίες, στα τέλη της δεκαετίας του '80, δεν είχαν μεγάλες προσδοκίες. Εξάλλου, τα μαγνητικά πεδία είναι "παγωμένα" στο πλάσμα, το οποίο είναι πολύ πιο αραιό στο μεσογαλαξιακό διάστημα απ' ό,τι στο μεσοαστρικό. Σύμφωνα με παρατηρήσεις με τηλεσκόπια ακτίνων Χ, ακόμη και τα πυκνότερα μεσογαλαξιακά πλάσματα -που τα συναντά κανείς στους πυρήνες των γαλαξιακών σμηνών- διαθέτουν μόλις το ένα εκατοστό της πυκνότητας του μεσοαστρικου πλάσματος. 'Ετσι, όλοι έμειναν έκπληκτοι, όταν το 1990 οι Phillip Krοnberg και Kwang- Tae Kim από το Πανεπιστήμιο του Τορόντο ανακοίνωσαν τις πρώτες μαγνητικές μετρήσεις στα διάκενα του σμήνους γαλαξιών της Κόμης της Βερενίκης. Το πεδίο του σμήνους είναι περίπου τόσο ισχυρό όσο και του Γαλαξία μας.

Οι θεωρητικοί ερευνητές, ήδη προβληματισμένοι πίστεψαν πως το σμήνος της Kόμης ήταν κάτι εξαιρετικό. Προσγειώθηκαν όμως, όταν ο Kronberg, η Tracy Clarke από το Τορόντο και ο Hans Boehrjnger από το Ινστιτούτο Φυσικής του Διαστήματος Max Planck, στο Garchίngτης Γερμανίας, ανακοίνωσαν τις πρόσφατες ανακαλύψεις τους στο συνέδριο της Αμερικάνικης'Ενωσης Φυσικής τον περασμένο Απρίλιο. Οι έρευνές τους σε 24 ακόμη σμήνη έδειξαν ότι όλα έχουν γαλαξιακά μαγνητικά πεδία. Τα πεδία αυτά δεν είναι πλέον δυνατόν να μην υπολογίζονται στα μοντέλα δημιουργίας των γαλαξιών και άλλων ουράνιων αντικειμένων , καθώς είναι εξίσου ισχυρά με άλλες γνωστές κοσμικές δυνάμεις.

Ο Kronberg αποκάλυψε επίσης καινούργιες μετρήσεις στον χώρο έξω από τα σμήνη γαλαξιών , τις οποίες έλαβε με ειδικό ραδιοδέκτη χαμηλών συχνοτήτων , τοποθετημένο στη συστοιχία τηλεσκοπίων Very Large Αrray στο Soccoro εδώ και δύο χρόνια. Ο Ν. Μ. Kronberg και η υπόλοιπη ομάδα του - 0 Torsten ΕnssΙίn από το Ινστιτούτο Αστροφυσικής Max Planck, στο Garching, ο Rίchard Perley του Εθνικού Παρατηρητηρίου Ραδιοαστρονομίας και ο Νamίr Kassim από το Εργαστήριο Ναυτικών Ερευνών- ανακάλυψαν πως τα μαγνητικά πεδία που βρίσκονται σε μικρή απόσταση από το σμήνος της Κόμης έχουν τιμές που κυμαίνονται από 0,01 ως 0, 1 μgauss, αρκετά μεγάλες για να καθησυχάσουν τους θεωρητικούς επιστήμονες.

Η ερμηνεία μαγνητικών φαινομένων σε κοσμική κλίμακα δεν ήταν ποτέ εύκολη υπόθεση και σήμερα αυτό το εγχείρημα είναι ακόμη πιο δύσκολο. Τα γαλαξιακά πεδία πρέπει με κάποιον τρόπο να δημιουργούνται κάπου, να ενισχύονται στις εντάσεις που σήμερα παρατηρούμε, να εκτινάσσονται στον μεσογαλαξιακό χώρο και εκεί να ενισχύονται ακόμη περισσότερο.
Κάθε στάδιο θέτει νέα προβλήματα. Επιπλέον, κάποιοι ανησυχούν πως οι συνήθεις γαλαξίες απλά δεν διαθέτουν την κατάλληλη "γοητεία" (ενέργεια) να μαγνητίσουν τον τεράστιο χώρο γύρω τους. Ο Colgate και ο συνάδελφος του Ηυί Lί πιστεύουν πως τα μαγνητικά πεδία πρέπει να σχετίζονται με τις μελανές οπές στην καρδιά των αποκαλούμενων ενεργών γαλαξιών. Σύμφωνα με τον Colgate , "το μόνο μέρος όπου μπορεί να υπάρχει τόση πολλή ενέργεια είναι μια μελανή οπή τεράστιας μάζας".

Παρά τα ερωτήματα που θέτουν, τα γαλαξιακά μαγνητικά πεδία ίσως ξεκαθαρίσουν ένα άλλο μυστήριο: την προέλευση κοσμικών ακτίνων πολύ υψηλής ενέργειας.

Κανένα από αυτά τα υπερενεργητικά σωματίδια δεν φαίνεται να προέρχεται από κάποια πιθανή πηγή, όπως για παράδειγμα τον κοντινό ενεργό γαλαξία Μ87. Ωστόσο, όπως ισχυρίζονται η Glennys Farrar από το Πανεπιστήμιο της Νέας Υόρκης και η Tsνi Pίran από το Εβραϊκό Πανεπιστήμιο στην Ιερουσαλήμ, στο περιοδικό Physical Review Letters του Απριλίου, μεσογαλαξιακά πεδία αρκετά ισχυρά θα μπορούσαν να εκτρέψουν τις τροχιές των σωματιδίων. Αν αυτό ισχύει, ο γαλαξίας Μ87 δεν μπορεί να αποκλεισθεί εντελώς από τις διεργασίες των μαγνητικών πεδίων.

Αλλά και αυτή η πρόταση αμφισβητείται. Ο Γαλαξίας μας δεν αποτελεί τμήμα κάποιου σμήνους γαλαξιών και τα μαγνητικά πεδία στη γειτονιά του δεν έχουν ακόμη μετρηθεί. Ο Αrnοn Dar, από το Technion της Haifa του Ισραήλ, ισχυρίζεται πως το μοντέλο αυτό είναι πιθανό να αντιτίθεται σε άλλες παρατηρήσεις κι έτσι δεν μπορούμε να ξέρουμε αν τα πεδία έχουν όντως την απαιτούμενη ισχύ.

Ο Kronberg, εξάλλου, πιστεύει πως η ίδια διαδικασία που ενισχύει τα μεσογαλαξιακά μαγνητικά πεδία είναι αυτή που επιταχύνει και τα κοσμικά σωματίδια. Σε κάθε περίπτωση, φαίνεται πως τα μαγνητικά πεδία θα διατηρήσουν τη γοητεία τους για αρκετό καιρό ακόμα.