Explicación del origen del magnetismo en el Universo

Febrero 2013. (ISNS) – En el principio, no había magnetismo. Inmediatamente después del Big Bang, el universo contenía una nube increíblemente caliente de protones con carga eléctrica, electrones y núcleos de helio y litio.
 
Cada uno podía producir campos magnéticos en todas las direcciones, pero estos campos se anulaban completamente entre sí en el gas suave y uniforme en el principios del cosmos.
 
¿Cómo emergieron las fuerzas fundamentales del magnetismo? Esto ha sido siempre algo así como un misterio, pero el físico Reinhard Schlickeiser del Instituto de Física Teórica de la Universidad del Ruhr en Bochum en Alemania, cree saber la respuesta.
 
Los objetos iniciales del cosmos no contaban con campos magnéticos permanentes. estos vendrían después, pero piensa Schlickeiser que en ese momento se tenía una forma muy débil de magnetismo, creada al azar, incluso antes de que las primeras estrellas aparecieran. Estos campos débiles se reforzaron más tarde y se extendieron por los primeros vientos estelares y las explosiones de estrellas.
 
Schlickeiser aduce que el magnetismo puede ser producido de forma natural por el espín de los átomos y las partículas subatómicas. Sin embargo, el fuerte magnetismo no habría ocurrido en el universo infantil, ya que requiere de elementos pesados. Conforme el níquel o el hierro se produjeron más tarde dentro de las estrellas se produjeron en consecuencia elementos aún más pesados magnéticos, lo que a su vez, requiere de la existencia de supernovas, es decir de las destrucciones violentas de grandes estrellas al final de su vida.
 
"Obtienes magnetismo en cualquier momento cuando una carga o una corriente fluye, basta con poner una brújula cerca de un alambre que lleva corriente y ver temblar la aguja", dijo Michael Riordan, de la Universidad de California, Santa Cruz. "Pero si usted tiene un montón de cargas que van en todas direcciones, como ocurrió en los inicios del universo antes de que el plasma [gas cargado eléctricamente] se enfriara en átomos, el flujo de corriente promedio es cero en todas partes, así que no hay magnetismo neto en una escala macroscópica."
 
Lo que pudo haber ocurrido es que a medida que las temperaturas extraordinariamente elevadas de la nube se enfriaron, cuando el universo tenía alrededor de 380.000 años, las islas de magnetismo se formaron al azar, producidas por las variaciones en la densidad y la presión. Según Schlickeiser esos campos magnéticos débiles medirían alrededor de diez sixtilliones de un tesla (la unidad de medida del magnetismo). Una máquina de MRI promedio en el consultorio de un médico es de tres teslas.
 
El magnetismo es tan pequeño que no tiene efecto en el gas que lo rodea, dijo Schlickeiser. Por el contrario, el gas se empuja alrededor de los campos magnéticos débiles.
 
Con el tiempo, la materia en el universo tuvo acreción en estrellas y galaxias.  Si las estrellas son lo bastante masivas, explotan al final de sus vidas. El material expulsado fuera de las supernovas comprime el medio circundante, mientras que simultáneamente se enriquece con los elementos más pesados. De acuerdo con Schlickeiser, la combinación de vientos estelares y explosiones comenzó a deslizar  poco a poco campos magnéticos, comprimiéndolos, reforzandolos, y alineándolos en la dirección del viento.
 
"Luego hay una corriente de gas que sale, embistiendo a través del medio de los campos magnéticos, y entre compresas de vientos supersónicos va ordenando el campo magnético a medida que fluye", expresó Schlickeiser.
 
Finalmente, el campo magnético se hizo suficientemente fuerte para empujar el plasma alrededor.
 
Las estrellas, por su parte, comenzaron a crear los elementos más pesados que producen magnetismo mucho más fuerte a través de su giro atómico. Es ese magnetismo que forma los campos magnéticos de la Tierra – y  el campo que se ve en la aurora boreal, más conocido como la aurora boreal.
 
La teoría original detrás de esta forma de magnetismo al azar fue elaborado por Peter Yoon Schlickeiser del Instituto de Ciencia Física y Tecnología de la Universidad de Maryland. Yoon dijo que Schlickeiser se adaptó a la cosmología con este trabajo.
 
"[Schlickeiser] propone esta nueva idea de la ampliación del azar a través de un proceso de plasma", dijo Yoon, un "campo magnético semilla" mucho más fuerte de lo que nadie antes había propuesto. Esta semilla de magnificación sería amplificada y hecha más coherente por este proceso.
"Tienes que tener algo para donde empezar", dijo Yoon. "[Schlickeiser] propone ese mecanismo".
 
La investigación fue publicada recientemente en la revista Physical Review Letters .
 
Vía Where Did The Universe's Magnetism Come From? / insidescience.org.