E se o campo magnético do Universo fosse mais fraco do que um ímã de geladeira?

Campos magnéticos são regiões do espaço onde partículas carregadas sofrem com interações magnéticas que influenciam seu comportamento. No Universo, campos magnéticos surgem a partir de processos como o movimento de plasma ionizado e a rotação de estrelas e galáxias. Esses campos estão presentes em todas as escalas que vão desde escalas planetárias até galácticas. Curiosamente, até regiões quase vazias do espaço intergaláctico possuem campos magnéticos.

As teorias da origem do Universo e quando os primeiros momentos são estudados, há forte argumento que campos magnéticos já existiam nos primeiros momentos do Universo. Esses campos magnéticos primordiais poderiam ter influenciado a formação das primeiras estruturas cósmicas, como galáxias e filamentos da rede cósmica. Porém, ainda é um mistério como essas linhas magnéticas se espalharam e se fortaleceram ao longo de bilhões de anos, magnetizando grandes regiões do espaço.

Pesquisadores realizaram simulações para investigar os limites máximos e mínimos da intensidade do campo magnético no início do Universo. Os resultados indicam que, inicialmente, esses campos poderiam ter sido bilhões de vezes mais fracos do que o ímã de uma geladeira. Mas mesmo assim, eles seriam suficientemente influentes para moldar a formação das primeiras estruturas.

Rede cósmica do Universo

A rede cósmica é uma grande estrutura em forma de teia onde a matéria do Universo em escalas cósmicas está organizada. Quando a rede cósmica é mapeada, ela se parece com filamentos e vazios onde esses filamentos são compostos por gás e matéria escura. Nesses filamentos, aglomerados de galáxias estão conectados formando regiões densas mas também criando vazios praticamente sem matéria.

Os filamentos da rede cósmica guiaram a formação de galáxias e aglomerados porque concentrou gás e matéria escura ao longo do tempo. A rede cósmica não é observada diretamente por telescópios e observatórios. Na realidade, sua existência é conhecida e observada indiretamente por diversos mapas de distribuição de galáxias feitos por diferentes telescópios e por diferentes épocas do Universo.

Mistério dos campos magnéticos

Os astrônomos sabem que campos magnéticos estão presentes em todo o Universo, desde estrelas e galáxias até os vastos filamentos da rede cósmica. A origem desses campos magnéticos é associada a diferentes processos, mas sempre por movimentos de cargas elétricas. Hoje, sabe-se que os campos magnéticos podem ser amplificados por processos como turbulência e rotação de galáxias. Porém ainda existem muitas perguntas sobre sua origem e evolução ao longo do tempo cósmico.

Um dos mistérios não resolvidos é que o Universo é magnetizado não apenas próximo às galáxias, onde se esperaria pela presença de objetos e fenômenos. A presença também é observada em regiões distantes e pouco povoadas, que formam a maior parte da rede cósmica. Esse magnetismo em áreas esparsas é uma pergunta em aberto na Astronomia e traz dúvidas sobre qual foi o papel que os campos magnéticos tiveram na formação e na estrutura da rede cósmica.

Encontrando campos magnéticos

Uma equipe de astrônomos realizou mais de 250.000 simulações computacionais para estudar a rede cósmica e entender como campos magnéticos primordiais influenciaram a estrutura. Comparando os resultados das simulações com dados observacionais, os pesquisadores perceberam que suas hipóteses estavam corretas. Quando os efeitos desses campos magnéticos iniciais são considerados, a rede cósmica apresenta uma estrutura bem mais próxima do que é observado no Universo real.

O estudo indica que um modelo do Universo com um campo magnético muito fraco, em torno de 0,2 nano-gauss, se ajusta melhor aos dados observacionais. Com isso, surge a hipótese que os campos magnéticos que observamos hoje até nos vazios pode ser um legado de processos físicos ocorridos nos primeiros momentos do Universo. A pesquisa mostrou como esses eventos que aconteceram logo após o Big Bang moldaram a magnetização dos filamentos da rede cósmica.

Menor que um ímã de geladeira

Um dos objetivos deste estudo foi encontrar um limite máximo e um limite mínimo para os valores dos campos magnéticos primordiais. Com isso, os pesquisadores envolvidos no estudo encontraram um valor baixo para a intensidade dos campos magnéticos primordiais. Isso tanto para o limite máximo quanto para o limite mínimo que são várias vezes menor do que as estimativas anteriores. Sendo valores próximos ao valor do campo magnético de um ímã de geladeira.

A conclusão do artigo indica que esses resultados vão ajudar a entender os primeiros do Universo e como isso moldou tudo que conhecemos hoje. O campo magnético teria aumentado a densidade da rede cósmica, acelerando a formação de estrelas e galáxias. Os resultados poderão ser ainda mais validados com observações do Telescópio Espacial James Webb que consegue observar as primeiras galáxias e estrelas.

Referência da notícia

Magnetic fields in the infant Universe may have been billions of times weaker than a fridge magnet