La mention des champs magnétiques à l'échelle cosmique est encore susceptible de rencontrer un silence inconfortable dans certains cercles astronomiques - et après un peu de remaniement des pieds et de raclement de gorge, la discussion se poursuivra sur des sujets plus sûrs. Ils jouent probablement un rôle dans l'évolution des galaxies, sinon dans la formation des galaxies - et sont certainement une caractéristique du milieu interstellaire et du milieu intergalactique.
Il est prévu que la prochaine génération de radiotélescopes, tels que LOFAR (Low Frequency Array) et SKA (Square Kilometer Array), permettra de cartographier ces champs avec des détails sans précédent - donc même s'il s'avère que les champs magnétiques cosmiques ne jouent qu'un rôle trivial dans la cosmologie à grande échelle - cela vaut au moins le coup d'œil.
Au niveau stellaire, les champs magnétiques jouent un rôle clé dans la formation des étoiles, en permettant à une protoétoile de décharger la quantité de mouvement angulaire. Essentiellement, le spin de la protostar est ralenti par la traînée magnétique contre le disque d'accrétion environnant - ce qui permet à la protostar de continuer à dessiner plus de masse sans se tourner.
Au niveau galactique, les disques d'accrétion autour des trous noirs de taille stellaire créent des jets qui injectent du matériau ionisé chaud dans le milieu interstellaire - tandis que les trous noirs supermassifs centraux peuvent créer des jets qui injectent ce matériau dans le milieu intergalactique.
Au sein des galaxies, des champs magnétiques de «graines» peuvent provenir du flux turbulent de matériaux ionisés, peut-être encore attisés par des explosions de supernova. Dans les galaxies à disques, ces champs de germes peuvent ensuite être encore amplifiés par un effet dynamo résultant de leur aspiration dans le flux de rotation de toute la galaxie. De tels champs magnétiques à l'échelle galactique sont souvent vus formant des motifs en spirale à travers une galaxie à disque, ainsi que montrant une certaine structure verticale dans un halo galactique.
Des champs semenciers similaires peuvent apparaître dans le milieu intergalactique - ou du moins dans le milieu intracluster. Il n'est pas clair si les grands vides entre les amas galactiques contiendraient une densité suffisante de particules chargées pour générer des champs magnétiques importants.
Les champs de graines dans le milieu intracluster pourraient être amplifiés par un degré d'écoulement turbulent entraîné par des jets de trous noirs supermassifs mais, en l'absence de plus de données, nous pourrions supposer que ces champs peuvent être plus diffus et désorganisés que ceux observés dans les galaxies.
La force des champs magnétiques intracluster est en moyenne d'environ 3 x 10-6 gauss (G), ce qui n'est pas beaucoup. Les champs magnétiques de la Terre sont en moyenne d'environ 0,5 G et un aimant de réfrigérateur est d'environ 50 G. Néanmoins, ces champs intracluster offrent la possibilité de retracer les interactions passées entre les galaxies ou les amas (par exemple les collisions ou les fusions) - et peut-être de déterminer quel rôle les champs magnétiques ont joué. dans le premier univers, en particulier en ce qui concerne la formation des premières étoiles et galaxies.
Les champs magnétiques peuvent être indirectement identifiés par une variété de phénomènes:
• La lumière optique est partiellement polarisée par la présence de grains de poussière qui sont attirés dans une orientation particulière par un champ magnétique et ne laissent ensuite passer la lumière que dans un certain plan.
• À plus grande échelle, la rotation de Faraday entre en jeu, où le plan de la lumière déjà polarisée tourne en présence d'un champ magnétique.
• Il y a aussi la division Zeeman, où les raies spectrales - qui identifient normalement la présence d'éléments tels que l'hydrogène - peuvent se diviser dans la lumière qui a traversé un champ magnétique.
Des levés grand angle ou tout ciel des sources de rayonnement synchrotron (par exemple pulsars et blazars) permettent de mesurer une grille de points de données, qui peuvent subir une rotation de Faraday en raison de champs magnétiques à l'échelle intergalactique ou intracluster. On prévoit que la haute résolution offerte par le SKA permettra d'observer les champs magnétiques du premier univers à un décalage vers le rouge d'environ z = 5, ce qui vous donne une vue de l'univers tel qu'il était il y a environ 12 milliards d'années.
Lectures complémentaires: Beck, R. Cosmic Magnetic Fields: Observations and Prospects.
