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Cordas cósmicas podem explicar origem dos campos magnéticos de galáxias

Para explicar a origem dos campos magnéticos das estruturas em grande escala do universo, um novo estudo propõe uma dinâmica criada por meio das cordas cósmicas — um tipo de objeto hipotético que teria surgido nos primeiros instantes após o Big Bang.

Cordas cósmicas

Há cerca de 13,8 bilhões de anos, o universo era minúsculo, quente e denso, e as quatro forças da natureza eram uma coisa só, formando a força unificada. À medida que o universo esfriou e se expandiu, elas se separaram uma a uma.

Esse período levou apenas frações de segundos, mas muitas coisas mudaram nesse curto espaço de tempo. Uma delas é que as coisas podem não ter acontecido exatamente da mesma maneira ao mesmo tempo em todo o universo recém-nascido.

Com isso, imperfeições semelhantes a rachaduras teriam surgido na topologia do cosmos. Um exemplo clássico para ilustrar esse evento são cubos de gelo, que congelam a partir de um ou mais pontos de nucleação.

Aglomerados de galáxias possuem um campo gravitacional de origem desconhecida (Imagem: Reprodução/Tsaghkyan/Wikimedia Commons)
Aglomerados de galáxias possuem um campo gravitacional de origem desconhecida (Imagem: Reprodução/Tsaghkyan/Wikimedia Commons)

Quando a água em uma forma de gelo começa a mudar da fase de líquido para sólido, a transição não acontece perfeitamente em todo o cubo — mesmo que tudo esteja submetido à mesma temperatura.

O ponto de nucleação, que surge aleatoriamente em alguma parte do cubo ainda não congelado, começa a formar uma rede cristalina que começa a se espalhar, cristalizando toda a água no recipiente. Sem o ponto de nucleação, a água permaneceria em estado chamado “super-resfriado”.

Entretanto, se outro ponto de nucleação se formar durante a transição, ele criará uma rede cristalina própria, talvez decidindo uma orientação completamente diferente do primeiro. O resultado é uma série de defeitos no seu cubo de gelo: rachaduras nas paredes e, às vezes, bolhas.

Assim como a água em uma forma de gelo, o universo também passou por transições de fases, e talvez isso não ocorreu ao mesmo tempo em todos os lugares. Nesse caso, mais de um conjunto de “pontos de nucleação” teriam aparecido, formando imperfeições no próprio espaço-tempo conhecidas como cordas cósmicas (ilustrada na animação abaixo).

Cientistas ainda não sabem se isso aconteceu de fato, mas é uma possibilidade. Agora, três pesquisadores associaram as cordas cósmicas à formação dos primeiros campos magnéticos do universo.

Campos magnéticos primordiais

Hoje, os campos magnéticos que conhecemos são formados quando existe um fluxo de carga elétrica, ou seja, partículas carregadas, como elétrons, se movendo em conjunto. Mas os cientistas ainda não sabem como os campos magnéticos em galáxias e aglomerados de galáxias surgiram.

Para solucionar o mistério, o novo estudo propõe um mecanismo de formação dos campos magnéticos por meio das cordas cósmicas: ao passar por uma bola gigante de plasma, as cordas teriam criado ondulações capazes de alterar a temperatura e a densidade de pequenos bolsões no plasma.

Esses bolsões colocariam as partículas carregadas em movimento, criando assim um campo magnético. Eles seriam apenas uma fração de um milionésimo de milionésimo do campo magnético da Terra, mas já seriam suficientes.

Depois, segundo os autores do artigo, o plasma se comprimiu e esfriou, resultando na formação de estrelas, galáxias e aglomerados. Nesse processo, o campo magnético inicial poderia ter se amplificado até atingir a força que os astrônomos observam hoje.

Por fim, os autores sugerem procurar as cordas cósmicas por meio de detecções de ondas gravitacionais no universo primordial. O estudo foi publicado no arXiv.org e ainda aguarda revisão de pares.

Fonte: Canaltech

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