Campos magnéticos no universo infantil podem ter sido bilhões de vezes mais fracos que um ímã de geladeira

Os campos magnéticos que se formaram nos estágios iniciais do universo podem ter sido bilhões de vezes mais fracos do que um pequeno ímã de geladeira, com forças comparáveis ​​ao magnetismo gerado pelos neurônios no cérebro humano. No entanto, apesar dessa fraqueza, traços quantificáveis ​​de sua existência ainda permanecem na teia cósmica, as estruturas cósmicas visíveis conectadas por todo o universo.

Crédito: Escola Internacional de Estudos Avançados (SISSA) 

Essas conclusões emergem de um estudo que utilizou cerca de 250 mil simulações computacionais , conduzido por uma equipe da SISSA (Escola Internacional de Estudos Avançados, com sede em Trieste) em colaboração com as Universidades de Hertfordshire, Cambridge, Nottingham, Stanford e Potsdam. Dados observacionais foram posteriormente utilizados para validar essas descobertas.

A pesquisa, publicada recentemente na Physical Review Letters , especifica valores possíveis e máximos para as intensidades dos campos magnéticos primordiais. Também oferece a possibilidade de refinar nosso conhecimento sobre o universo primitivo e a formação das primeiras estrelas e galáxias.

Uma teia cósmica magnética

"A teia cósmica, da qual ainda há muito a ser descoberto, é uma estrutura filamentosa que conecta as galáxias e permeia o universo. Um de seus muitos mistérios não resolvidos é por que ela é magnetizada, não apenas perto das galáxias, onde isso seria esperado, mas também em regiões distantes, escassamente povoadas e que constituem a maior parte da teia cósmica. Isso é mais difícil de explicar." Esses comentários vêm de Mak Pavičević, aluno de doutorado do SISSA e principal autor da pesquisa, e Matteo Viel, seu orientador e coautor do estudo.

Nossa hipótese era que isso poderia ser um legado de eventos ocorridos em épocas cósmicas durante o nascimento do universo, e que o magnetismo estava essencialmente ligado a processos físicos no universo primordial. Por exemplo, os filamentos teriam se magnetizado durante o processo de inflação antes do chamado "Big Bang" ou por meio de eventos em épocas posteriores, chamados transições de fase.

"Foi isso que buscamos apurar com nosso trabalho. Também queríamos avaliar a magnitude desses campos magnéticos primordiais por meio de nossas investigações, estabelecendo um limite superior e tentando medir suas intensidades."

Na origem do universo com um quarto de milhão de simulações

A equipe internacional utilizou mais de 250.000 simulações computacionais para estudar a teia cósmica e compreender melhor a influência dos campos magnéticos primordiais. Vid Iršič, da Universidade de Hertfordshire e coautor do estudo, enfatiza que "estas são as simulações de última geração mais realistas e com o maior conjunto de simulações disponíveis sobre a influência do campo magnético primordial na teia cósmica intergaláctica". 

Pavičević e Viel explicam: "Ao comparar essas simulações com dados observacionais , vimos que nossas hipóteses estavam corretas. Quando a influência dos campos primordiais é incluída no quadro, a teia cósmica parece diferente e mais em concordância com os dados observados. Em particular, podemos dizer que um modelo padrão do universo com um campo magnético muito fraco, de cerca de 0,2 nanogauss, na verdade se ajusta muito melhor aos dados experimentais."

A magnitude dos campos magnéticos primordiais: um novo limite superior

Os cientistas derivaram um valor particularmente baixo para a magnitude dos campos magnéticos primordiais, estabelecendo um novo limite superior várias vezes menor do que o estimado anteriormente.

Pavičević e Viel continuam: "Nossa pesquisa, portanto, impõe limites rígidos à intensidade dos campos magnéticos formados nos primeiros momentos do universo e é consistente com resultados recentes obtidos em dados e estudos independentes sobre o fundo cósmico de micro-ondas.

Essas evidências nos ajudarão a aprimorar nossa compreensão dos eventos no universo primordial. O campo magnético teria aumentado a densidade da teia cósmica , acelerando, por sua vez, o processo de formação de estrelas e galáxias. Será possível validar ainda mais nossos resultados por meio de observações feitas pelo Telescópio Espacial James Webb.

"Esses novos limites não apenas nos ajudarão a entender o impacto dos campos magnéticos primordiais na evolução do cosmos, mas também têm implicações importantes para outros modelos teóricos que aprimoram a formação de estruturas."

Phys.org