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Le mystère de l'origine des champs magnétiques cosmiques résolu ?

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Comment les champs magnétiques à grande échelle, observés aujourd'hui dans les galaxies ou amas de galaxies, ont-ils émergé ? Quelle est leur origine ? Ce mystère de la cosmologie pourrait avoir été résolu par des physiciens japonais.

Schéma de l'héliosphère (en rouge) pénétrant dans le milieu interstellaire (en bleu). L'avant de l'héliosphère n'est pas parfaitement symétrique : il est déformé par le champ magnétique du milieu interstellaire (lignes en pointillés).

Ceux-ci suggèrent que ces champs prennent leur origine au tout début de l'Univers à partir des interactions entre photons et électrons avant que les premiers atomes n'aient eu le temps de se former. "Les champs alors produits pourraient avoir été suffisamment forts pour affecter la formation des premières étoiles," déclare l'équipe.

Les modèles courants n'expliquent l'origine des champs magnétiques qu'au niveau de petites échelles cosmologiques, celles des étoiles ou des explosions de supernovae. Dans l'Univers primitif, la matière ordinaire consistait en un plasma chaud contenant des protons, des électrons et des photons, à l'intérieur duquel la densité de photons fluctuait. D'où des régions de plus ou moins fortes densités en photons. Ces photons ont "poussé" les électrons, mais non les protons, plus lourds. Ce processus engendrait des courants électriques en rotation qui, en retour, généraient des "graines" de champs magnétiques.

Les chercheurs ont calculé comment la densité des photons, électrons et protons fluctuait durant cette période et évalué la dimension des courants électriques induits. Ils ont trouvé que les champs magnétiques subséquemment produits correspondaient à 3.3 x 106 années-lumière aux échelles du mégaparsec et à 3.2 x 104 années-lumière aux échelles du kiloparsec. Ces champs, qui se seraient amplifiés au cours du temps pour atteindre les valeurs aujourd'hui observées, auraient été de taille suffisamment importante pour tenir un rôle dans la formation des premières étoiles.

Les champs magnétiques cosmologiquement générés, pourraient être utilisés, selon les chercheurs, comme instrument d'investigation de l'Univers des origines. L'équipe prédit en outre que les champs magnétiques existent dans les régions vides de l'espace, ne contenant pas d'étoiles ou de galaxies, et prévoient de vérifier leur théorie par l'observation directe de champs magnétiques dans de telles régions.

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