پژوهشگران طی مطالعه‌ای اعلام کردند ریسمان‌های کیهانی (Cosmic Strings) احتمالا میدان‌های مغناطیسی جهان را شکل داده‌اند. ریسمان‌های کیهانی جامانده از نخستین لحظات انفجار بزرگ یا بیگ بنگ، چین و چروک‌هایی در فضا-زمان هستند که حرکت می‌کنند و طبق پژوهش اخیر ممکن است باعث شکل‌گیری میدان‌های مغناطیسی به دنبال خود شوند.
این میدان‌های مغناطیسی احتمالا جهان را در خود فروبرده‌اند و در نتیجه، قطبی‌سازی مغناطیسی (Magnetization) کهکشان‌ها و خوشه‌ها را توضیح می‌دهند.
تقریبا هر جرم قابل توجهی در کیهان، میزبان میدان مغناطیسی است. اجرام کوچک‌تر مانند سیاره‌ها و ستارگان، میدان‌های مغناطیسی خود را در داخل خود تولید می‌کنند که جریان‌های چرخشی پلاسمای باردار الکتریکی در آن جا، میدان‌های مغناطیسی ضعیف را مجبور به دچار تاشدگی می‌نمایند. اگر علاقمندید درباره یکی از نظریه‌های بسیار شگفت‌آور و چالش‌برانگیز کیهان‌شناسی یعنی نظریه ریسمان بیشتر بدانید، کلیک کنید.
ستاره‌شناسان در مقیاس‌های بزرگ‌تر، میدان‌های مغناطیسی را در داخل سحابی ها، بقایای ابرنواخترها و قرص‌های پیش‌سیاره‌ای مشاهده کرده‌اند. در این موارد، جریان‌های پیچیده ذره‌های باردار می‌توانند میدان‌های ضعیفی را تشکیل دهند.
برخی از بزرگ‌ترین اجرام جهان مانند کهکشان‌ها و خوشه‌های کهکشانی، میدان مغناطیسی را نیز حفظ می‌کنند. آن‌ها معمولا بسیار ضعیف و حدود یک میلیونیوم میدان مغناطیسی زمین هستند، اما بسیار زیاد هستند و در برخی موارد تا میلیون‌ها سال نوری امتداد دارند.
ستاره‌شناسان دقیقا مطمئن نیستند که کهکشان‌ها و خوشه‌ها چگونه میدان مغناطیسی خود را به دست می‌آورند. برای ایجاد میدان مغناطیسی، به ذره‌های باردار نیاز دارید که با هم حرکت کنند، اما در مراحل اولیه گسترش کیهان، پیش از ظهور نخستین ستاره‌ها و کهکشان‌ها، کیهان از نظر الکتریکی خنثی بود. یک گاز خنثی به تنهایی نمی‌تواند میدان مغناطیسی تولید کند؛ بنابراین جهان مجبور شد یک میدان مغناطیسی را ایجاد کند.
هنگامی که جهان آن میدان مغناطیسی اولیه را به دست آورد و تکامل جهان، گاز خنثی را به یک پلاسمای باردار الکتریکی تبدیل کرد، توانست آن را تقویت کند، اما منبع نخستین میدان مغناطیسی برای چندین دهه، یک معمای ماندگار در نجوم بوده است.
ریسمان کیهانی چیست؟
پژوهشگران در این مقاله جدید پیشنهاد داده‌اند آنچه شاید عجیب‌ترین توضیح برای منبع میدان مغناطیسی اولیه کیهان باشد، ریسمان‌های کیهانی هستند. ریسمان‌های کیهانی، اجرام نظری هستند که بسیاری از ستاره‌شناسان معتقدند در اوایل جهان شکل گرفته‌اند. زمانی که کیهان ما کمتر از یک ثانیه عمر داشت، چندین مرحله از تبدیل فاز بسیار شدید و سخت را پشت سر گذاشت.
در زمان‌های اولیه، هر چهار نیروی طبیعت در یک نیروی واحد متحد شده بودند. این تبدیل فاز، نیروی یکپارچه را گرفت و آن را به نیروهای گرانش، نیروی هسته‌ای قوی، نیروی هسته‌ای ضعیف و الکترومغناطیس تقسیم کرد.
در همین رابطه بخوانید: اندازه کیهان چقدر است و چه شکلی دارد؟
با بروز هر شکاف در نیروها، خلا اساسی فضا زمان خود را دوباره پیکربندی می‌کرد، اما ممکن است این فرآیند کاملا هموار یا کامل نبوده باشد و نقص‌هایی در فضا-زمان ظاهر شده باشد. برخی از این نقص‌ها به صورت چین‌های یک‌بعدی در فضا ظاهر می‌شدند که مانند چین و چروک در یک تکه کاغذ بودند. این چین و چروک‌ها، ریسمان‌های کیهانی هستند.
ستاره‌شناسان از زمانی که ریسمان‌های کیهانی در دهه ۱۹۷۰ نظریه‌پردازی شدند، به دنبال آن بوده‌اند. همه جست‌و‌جوها تاکنون بی‌نتیجه بوده‌اند. با وجود این، به نظر می‌رسد که ریسمان‌های کیهانی، یک پیش‌بینی عمومی از همه نظریه‌ها در مورد جهان اولیه هستند.
به دلیل روش منحصربه‌فردی که در تاشدگی فضا-زمان تاثیر می‌گذارد، اگر بخواهید به صورت دایره‌ای به دور یک نقطه سفر کنید، وقتی سفر خود را کامل کردید و به نقطه آغاز خود بازگشتید، متوجه می‌شوید کمتر از ۳۶۰ درجه سفر کرده‌اید.
ریسمان‌های کیهانی نیز می‌توانند ارتعاش داشته باشند و با امواجی همراه شوند که با سرعت نور در طول خود به سمت بالا و پایین حرکت می‌کنند و گهگاه حلقه‌هایی را تشکیل می‌دهند که خود را تا حد مرگ در یک جنون تشعشع مرتعش می‌کنند.
میدان‌های مغناطیسی در فضا
پژوهشگران از خواص منحصربه‌فرد ریسمان‌های کیهانی برای تبدیل کردن آن‌ها به مولد میدان‌های مغناطیسی استفاده کردند. ایده این است که ریسمان‌های کیهانی ضمن حرکت، امواجی را در بافت فضا-زمان از خود به جای می گذارند؛ مانند موج‌هایی که در پی یک قایق پرسرعت ایجاد می‌شوند.
در همین رابطه بخوانید: صدای میدان مغناطیسی سیاره زمین را بشنوید
اگر یک ریسمان کیهانی از پلاسما عبور کرده باشد، آن امواج در فضا-زمان توانسته‌اند دما و چگالی حفره‌های کوچک پلاسما را تغییر دهند. این تفاوت‌ها، بارهای الکتریکی را به حرکت درآورده‌اند و توانسته‌اند به آغاز یک میدان مغناطیسی کمک کنند. آن میدان‌های مغناطیسی خیلی قوی نبوده‌اند، اما کافی بوده‌اند.
هنگامی که ریسمان‌های کیهانی منطقه را ترک کردند، پلاسمای باقی‌مانده احتمالا فشرده و سرد شده و ستاره‌ها، کهکشان‌ها و خوشه‌ها را تشکیل داده است. فشرده شدن پلاسما آن میدان اولیه را به نقاط قوتی تبدیل کرد که امروز ستاره‌شناسان آن‌ها را می‌بینند.
مشکل فرضیه مذکور این است که محققان هنوز نمی‌دانند ریسمان‌های کیهانی وجود دارند یا خیر. آن‌ها به این نکته پرداختند و به نشانه بالقوه رصد رشته‌های کیهانی اشاره نمودند. همان موج‌هایی که میدان‌های مغناطیسی در پلاسما ایجاد می‌کنند، مدت‌ها پس از خروج ریسمان کیهانی ادامه می‌یابند و در نهایت به شکل امواج گرانشی روی زمین می‌نشینند.
اگر ریسمان‌های کیهانی کافی در جهان اولیه وجود داشت، ممکن بود بقایای آن‌ها با نسل بعدی آشکارسازهای امواج گرانشی قابل مشاهده باشد. وقتی دانشمندان بدانند ریسمان‌های کیهانی واقعا در نقطه‌ای وجود داشته‌اند، ممکن است در نهایت بفهمند که چه چیزی باعث مغناطیسی شدن جهان شده است.