2021年初,天文学家在星系团之间探测到了绵延约五千万光年的磁力线。
这是人类第一次发现如此大尺度之上的磁场。
恒星爆炸都很难造成如此范围广阔的磁场。
这也就意味着,这一绵延几千万光年的磁力线,极有可能是宇宙大爆炸的遗迹,也就是传说中的原初磁场。
原初磁场
在当下的宇宙学模型理论中,天文学家几乎已经摸清楚了宇宙大爆炸后的瞬间,一直到恒星、星系形成的脉络。
然而,关于宇宙大爆炸本身却还存在着许多未解之谜。
比如,根据宇宙学模型的预测,宇宙自从诞生之初就在以当前的膨胀速度不断地发生膨胀。
也正是因为如此,宇宙才能演变成今天的模样。
显然,在预测速度与实际膨胀速度之间存在一定的差值。
这是否意味着宇宙学模型的预测不够严谨呢?
当然不是,在整个宇宙学模型学说的建构过程中,天文学家们依据现下的科研成果将诸多因素纳入了考虑范围,尽可能地修正、完善宇宙学模型学说。
可现代科技总是有限度的,哪怕是世界上最大的望远镜也无法将整个宇宙收入囊中。
因此,总有些因素是天文学家们未曾考虑到的,原初磁场便是其中一个因素。
“原初磁场”最早出现在美国物理学家威德罗的著作中。
威德罗直言,将“原初磁场”命名为“原初”,是因为它是在大爆炸之后形成的。
原因在于,在诞生之初的宇宙,不仅物质的密度发生了巨大改变,就连磁场也发生了涨落。
换言之,“原初磁场”极有可能自从形成后便从未消失过。
那么,它到底是什么样的存在呢?
究其本质,原初磁场归根结底还是“磁场”。
而相较于其他的天文发现而言,“磁场”这一存在并不陌生。
散布于宇宙空间中的磁场,和冰箱磁铁产生的磁场一样,都是因为电子等带电粒子的运动而发生的。
这一运动,虽然无法为人类肉眼所见。
但过去的历史已经表明,人类对它信息的掌握已经足够丰富。
如正是因为地球拥有表面磁场,才不至于让恒星的辐射伤害人类。
既然磁场作用如此巨大,为何天文学家没能在宇宙学模型中加入它呢?
原因很简单,磁场虽然拥有一定影响力,但天文学家并未发现一个超越大尺度光年存在的磁场。
换言之,如果真的存在一个可以影响宇宙膨胀的巨大磁场,那么它应该藏在宇宙的什么地方才不至于被人所发现呢?
又或者说,宇宙中的磁场为了防止被探测到,会不会以另一种方式存在呢?
事实正是如此,宇宙中的磁场确实会以一种极特别的方式存在。
根据天文学家的观测发现,一些现有天体中的磁场并不是天体自身产生的,而是由业已存在的种子磁场放大后产生的。
所谓的“种子磁场”,实际上就是指古老磁场。
这些古老磁场在运动过程中由于引发了新磁场的产生,甘愿退居幕后,隐匿自身的踪迹,任由新磁场在宇宙间发光发亮。
我们最熟悉的天体——地球——的磁场,也是基于种子磁场形成的。
按天文学家的看法,地球与生俱来就有微弱的磁场,但在自转的过程中,新的电流被释放并由此产生了新磁场。
新磁场产生后,会不断地补充业已存在的种子磁场。
二者相互补充,最终共同成长为强得多的磁场。
毫无疑问,在这种情况下,想要找到传闻中的原初磁场,天文学家们就只能在不存在什么物质的天体上找寻线索。
然而,不存在物质的天体几乎不存在,巨洞倒是存在。
巨洞作为宇宙中物质密度最低的地方,位于连接宇宙网的纤维状结构之间。
巨洞与黑洞虽然都称为“洞”,但二者本质还是不大一样。
黑洞能吞噬一切,包括光。
但巨洞却允许光在其中任意穿行。
因而,倘若在巨洞中发现了磁场,那么这个磁场便极有可能是原初磁场。
因为,在几乎不存在物质的巨洞中,是很难通过物质运动产生磁场的。换言之,巨洞的磁场只能先于巨洞存在。
那么,能比巨洞诞生年龄更早的磁场,只能是宇宙大爆炸之时的原初磁场。
科学家发现宇宙巨洞中的原初磁场。
但奇怪的是,那里却没有任何物质。
那他们是通过什么方式证明原初磁场存在的呢?
捕捉之旅
一般来说,研究宇宙磁场最常见的办法就是测量经过它们的辐射偏振。
辐射一旦发生偏振,便只会在一个平面上振动。
在通常情况下,能够发生偏振的辐射往往源于恒星,或是星系,又或是快速射电暴。
而在这其中,天文学家对经过恒星或是星系的辐射偏振都找到了科学依据,只有快速射电暴尚还处于来历不明的阶段。
可有趣的事情恰好在于,天文学家又曾真实地观测到了快速射电暴的存在。
这一观测,又收集到了大量的偏振辐射数据。
于是,天文学家便猜测道,在快速射电暴中产生的辐射偏振现象,有没有可能是因为宇宙磁场的干扰?
因为纵横于宇宙之间的,只有两种力:引力和磁力。
引力的功能不必多言,值得一提的是磁力。
磁力的作用可大可小:大到可以参与恒星的成长过程,小到改变射线的运行轨迹。
因此,宇宙磁场可能干扰了快速射电暴的活动这一猜想,也不是不无道理。
根据天文学家们的推断,当快速射电暴经过磁场的时候,其发出的辐射将会偏离原本的传播方向,继而导致整个传播呈现螺旋状。
通过测量这一变化的程度,就可以推断辐射是否穿过了磁场以及磁场的强度。
同时,相比于其他信号,快速射电暴还能凭借色散现象为天文学家们提供可靠数据。
所谓“色散”现象,指的是当快速射电暴在宇宙间发出辐射的时候,内部的活跃粒子会与宇宙物质发生反应,继而导致其辐射频率降低,波形变宽。
那么此时,通过测量这一现象,就能了解辐射所穿过区域的物质密度。
如此一来,巨洞中存在的原初磁场自然而然也就被发现了。
除此之外,天文学家还可以通过观测耀变体来推测宇宙磁场的存在。
在天文学上,“耀变体”指代的是由超大质量黑洞驱动的星系。
由于黑洞会不断地喷射出接近光速运动的电离物质,这些电离物质聚集在一起便有可能形成攻势强劲、异常闪亮的耀天体。
通常来说,耀天体是因为具有明显的低能伽玛射线晕才会变得异常明亮。
因此,倘若原本应该明亮的耀变体不再明亮,这也就意味着低能伽玛射线晕被外力扰乱。
而在如此辽阔的宇宙中,又有什么样的外力能无处不在呢?
只有一个可能:那就是宇宙磁场。
就目前人类的技术来说,利用专业望远镜对快速射电暴进行观测更有可能。
毕竟,人类现下还是较难地靠近与黑洞密切相关的耀变体。
尽管如此,天文学家也没办法对快速射电暴报以太大的信心。
根据研究数据显示,当前记录在案的人类所观测到的快速射电暴事件,仅有十多例。
单是这点数据,显然不足以窥测到原初磁场的奥秘。
原初磁场的发现或许能找到生命真正的起源?
宇宙膨胀的脉络逐渐清晰,恒星与星系的伊始状态变得有迹可循。
那我们能顺着这一发现找到外星生命吗?
寻找外星生命
随着科学技术的不断发展,科学家们在宇宙间发现了越来越多的有机物质。
这让人们不得不怀疑:宇宙间可能存在着形成新生命体的可能。
渺茫、寒冷的太空能做到这一点吗?
确实可以。在太空非常寒冷的条件下,想要无机物通过化学反应变成有机物,并不容易。
但倘若有辐射的参与,整个事情就会变得轻松很多。而辐射的来源之一便是宇宙射线。
当然,由于目前科学家们尚未完全明白在茫茫宇宙中找到另一个生命星球的存在,因而“生命种子源于太空”这只是一种假说。多数科学家更倾向于“地球本身就存在生命种子”的理论。
可从整个地球生命的起源和演化来讲,地球生命想要在45亿年的时间里进化成为人类,还是有些难度的。
这个时候,倘若出现些许外力的辅助,那么就能诱发生命基因的突变,迅速地“辅助”地球生命进化到人类阶段。
而放眼整个宇宙,能够诱发基因突变的外力只有一种物质可以做到,那就是宇宙射线。
这并不意味着,没有宇宙射线,生命就无法进化了。
而是说,有宇宙射线的帮忙,生命进化的速度能稍微快些。
但问题在于,组成宇宙射线的都是高能粒子。
若是要求这些高能粒子直接轰击生物体的DNA的话,虽然可以直接诱发基因突变,但是在多数情况下这种突变对于个体生命来说都不是好事。
而保证宇宙射线“不多也不少”地抵达地球的条件,就是原初磁场。
这当然不是说原初磁场的威力有多么地强。
根据德国天文学家绘制的银河系磁场分布图显示,整个银河系的总磁场强度只有几个微高斯。这个数值仅是地球表面磁场的十万分之一。
如果将这个磁场数值与冰箱门上的磁场相比,那么可以很明确地告诉你:冰箱磁条的磁场强度都比银河系磁场高出千万倍。
可神奇的是,偏偏是这么微弱的原初磁场,恰好就能对宇宙射线的运动产生影响。
原初磁场不但可以将宇宙射线的运动轨迹变得弯曲,还能将它们束缚在某一星系长达数百万年。
换言之,如果没有它的存在,那么宇宙射线极有可能在其形成不久后就飞出银河系,去宇宙中遨游了。