Мы думаем о магнитных полях как о части планет и звезд. Земля и Солнце обладают относительно сильными магнитными полями, как и более экзотические объекты, такие как нейтронные звезды и аккреционные диски черных дыр. Но линии магнитного поля также проходят по галактикам и даже между обширными пустотами межгалактического пространства. Магнитные поля буквально повсюду, и мы не совсем уверены, почему. Одна из идей заключается в том, что слабые магнитные поля сформировались в самые ранние моменты существования Вселенной. Если это так, мы могли бы доказать это через распределение темной материи.
Идея сопоставления первичных магнитных полей с темной материей довольно тонкая. Насколько нам известно, темная материя взаимодействует с обычной материей только гравитационно. Оно не взаимодействует с магнитными полями, поэтому само наличие магнитного поля никоим образом не должно влиять на темную материю. Но магнитные поля действительно взаимодействуют с заряженной обычной материей, такой как электроны, и эти электроны взаимодействуют с темной материей гравитационно.
Итак, идея состоит в том, что межгалактические магнитные поля будут иметь тенденцию скапливать электроны и ионизированный межгалактический водород вдоль своих силовых линий, делая эти области межгалактических пустот лишь немного более плотными, чем остальная часть пустоты. Это также привело бы к скоплению темной материи вдоль силовых линий. Гравитационный эффект был бы крайне мал, но за всю историю Вселенной он бы складывался. Таким образом, если первичные магнитные поля действительно формировались в ранней Вселенной, то и щупальца темной материи должны были присутствовать в том же направлении.
В недавней работе в Письма о физических отзывах авторы утверждают, что этот эффект приведет к образованию миниореолов темной материи. Подобно тому, как галактики окружены ореолом темной материи из-за гравитационной кластеризации, вокруг первичных силовых линий магнитного поля должны существовать слабые ореолы темной материи, чтобы осуществлять гравитационное притягивание ионизированной материи вдоль силовых линий.
Что интересно в этой идее, так это то, что со временем заряженные ионы и электроны будут взаимодействовать с первичными магнитными полями и стремиться нейтрализовать их. Ионы и электроны могли бы даже сливаться, образуя нейтральный водород, поэтому в современной Вселенной не было бы и следа этих ранних магнитных полей в обычной материи. Но микроореолы темной материи все равно будут существовать, и их можно будет увидеть через гравитационное линзирование далеких источников света. Эти завитки темной материи могут быть единственным свидетельством существования самых ранних магнитных полей в космосе.
Это исследование является чисто теоретическим, и современные телескопы недостаточно чувствительны, чтобы измерить эффект гравитационного линзирования микроореолов. Но интересно посмотреть, как темная материя может нести в своей структуре историю Вселенной, даже для вещей, которые давно исчезли из поля зрения.
Ссылка: Ралеганкар, Пранджал. «Миниореолы темной материи из первичных магнитных полей». Письма о физических отзывах 131 (2023): 231002.
