Stort ERC-anslag till Axel Brandenburg

Anslaget kommer låta oss detaljstudera universums första mikrosekunder genom att titta på kosmologiska magnetfält. Det här forskningsämnet är för omfattande för en enskild forskare, tillsammans kan vi nå mycket längre, säger Axel Brandenburg, professor vid Nordita (Nordic Institute for Theoretical Physics) och Institutionen för astronomi vid Stockholms universitet.

COSMOMAG-projektet kommer att kombinera observationer från många olika instrument (gammastrålning, radiovågor, kosmiska partiklar, den kosmiska bakgrundsstrålningen, och gravitationsvågor) med avancerade simuleringar. Genom att studera kosmologiska magnetfält kommer forskarna kunna undersöka de fysikaliska processer som ägde rum i universums första ögonblick. Att förstå vad som hände under denna tidsperiod komemr också avslöja mer fundamentala processer som hur universum utvecklades efter sin första extremt snabba expansion, hur de olika fundamentala krafterna skildes åt, samt hur materia, anti-materia, och mörk materia uppstod.

Att mäta upp det kosmologiska magnetfältets egenskaper (styrka och hur det varierar spatiellt) är mycket svårt. Från observationer så kommer mätvärdena från den kosmiska bakgrundsstrålningen för det tidiga universum (vid ungefär 300 000 år efter Big bang), och från radio/gammastrålnings-observationer av galaxer i det närbelägna universum. Men mellan dessa tidpunkter, och innan, så behöver vi förlita oss på numeriska simulationer för att kartlägga hur de magnetiska fälten uppstod och förändrades. Som en del av COSMOMAG-projektet så kommer Axel Brandenburg genomföra sådana simuleringar. 

Vi hoppas kunna lista ut om betydelsefulla magnetfält genererades redan i slutet av universums exponentiella expansionsfas, när den elektromagnetiska fundamentalkraften skildes från den svaga kärnkraften. Genom att kombinera expertis inom teori och simulationer med den inom moderna observationer så kan vi använda magnetiska fält för att undersöka förhållandena i universum när dess utveckling drevs av processer bortom fysikens standardmodell, säger Axel Brandburg. 

Brandenburg leder projektet tillsammans med Andrii Neronov (Université Paris Cité och École Polytechnique Fédérale de Lausanne), Franco Vazza (University of Bologna), och Chiara Caprini (CERN och University of Geneva).

Fakta

I astronomiska sammanhang så uppstår magnetiska fält när laddade partiklar (till exempel joniserade väteatomer eller elektroner) rör sig. När rörelsen hos partiklarna är systematiskt ordnad, till exempel i rotation, så kan de magnetiska fälten bli starkare. Storskaliga magnetfält (som kosmologiska magnetfält) kan genereras och upprätthållas genom astrofysikaliska processer i stjärnor, galaxer, men även i det tidiga universum. Med tiden kan magnetiska fält förlora sin styrka genom så kallade dissipativa processer, då energin i fälten övergår från den ordnade rotationsrörelsen till slumpmässig rörelse (turbulens).

Läs mer om COSMOMAG-projektet

Pressmeddelande från Nordita om anslaget till Axel (på engelska)

Presentation av Synergy-anslagen på ERC:s webbsida (på engelska)