Le mystère des champs magnétiques galactiques enfin résolu ?

De nouvelles simulations suggèrent que les champs magnétiques à très grande échelle qui dominent aujourd’hui l’Univers se seraient développés à partir de leurs minuscules homologues, apparus spontanément dans les plasmas turbulents.

Plasmas turbulents et champs magnétiques géants

À l’origine, l’Univers se résumait à un plasma non magnétisé en mouvement. Dans le cadre de travaux publiés dans la revue Physical Review Letters, Lorenzo Sironi et ses collègues de l’université Columbia ont simulé des turbulences au sein de cette soupe moléculaire afin d’étudier un phénomène connu sous le nom d’instabilité de Weibel.

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« Dans un fluide turbulent, des asymétries peuvent apparaître lorsque davantage de particules se déplacent dans une direction plutôt que les autres », explique Sironi. « Ces asymétries dans les particules chargées provoquent l’apparition spontanée de minuscules champs magnétiques. »

Les modèles utilisés ont révélé que l’instabilité de Weibel créait un infime champ magnétique initial, forçant les particules chargées à se regrouper. Combinée au tourbillonnement du plasma, cette agglutination entraînait une augmentation progressive du magnétisme.

« Les turbulences prennent ces lignes de champ magnétique et les tordent, les étirent, les plient, ce qui contribue effectivement à les renforcer », explique Sironi. « À terme, de minuscules champs magnétiques peuvent atteindre les échelles galactiques, voire intergalactiques, que nous observons actuellement. »

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Une découverte importante

Si les objets individuels tels que les étoiles et les planètes peuvent facilement générer leurs propres champs magnétiques grâce à des processus internes, l’origine de ceux des galaxies et des amas galactiques restait jusqu’à présent largement obscure.

Selon Sironi, le « mécanisme de magnétisation » mis en évidence expliquerait également pourquoi certaines des régions les plus vierges du cosmos possèdent un infime champ magnétique.

« Ce n’est pas le seul possible mais il est prometteur », estime le chercheur. « Une meilleure compréhension de ces champs magnétiques pourrait également aider les astronomes à déterminer les propriétés des plasmas turbulents dans l’Univers, qui sont extrêmement difficiles à mesurer directement. »

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