Galaksija Mliječni put ima svoje magnetsko polje. Izuzetno je slab u odnosu na Zemljinu; ustvari tisuću puta slabiji. Ali astronomi o tome žele znati više zbog onoga što nam može reći o formiranju zvijezda, kozmičkim zrakama i mnoštvu drugih astrofizičkih procesa.
Tim astronoma sa Sveučilišta Curtin u Australiji i CSIRO (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation) proučavali su magnetsko polje Mliječnog Puta i objavili su najcjelovitiji katalog mjerenja magnetskog polja Mliječnog Puta u 3D-u.
Rad je naslovljen „Mjerenja niske frekvencije Faradayeve rotacije prema pulsarima pomoću LOFAR: sondiranje 3D galaktičkim halo magnetskim poljem.“ Objavljeno je u Monthly Notices of the Royal Astronomical Society u travnju 2019. Glavna autorica je dr. Charlotte Sobey, sveučilišna suradnica na sveučilištu Curtin. Tim uključuje znanstvenike iz Kanade, Europe i Južne Afrike.
Tim je radio s LOFAR-om, ili niskofrekventnim nizom, europskim radio teleskopom. LOFAR radi na radijskim frekvencijama ispod 250 MHz, a sastoji se od mnogih antena koje se prostiru na 1500 km područja u Europi, a njegova jezgra je u Nizozemskoj.
Tim je sastavio najveći dosadašnji katalog jačina magnetskog polja i smjer prema pulsarima. Imajući u vidu ove podatke, mogli su procijeniti opadanje polja Mliječnog Puta na udaljenosti od ravnine galaksije, gdje su spiralne ruke.
U priopćenju za javnost glavni autor Sobey izjavio je da smo upotrijebili pulsare za učinkovito ispitivanje Galaksijevog magnetskog polja u 3-D. Pulsari su raspoređeni po Mliječnom putu, a interventni materijal u Galaksiji utječe na njihovu emisiju radio-valova. "
Slobodni elektroni i magnetsko polje u našoj Galaksiji između pulsara i nas utječu na radio valove koje emitiraju pulsari. U razgovoru s e-mailom s dr. Sobijem rekla nam je, "Iako je potrebno ispraviti ove efekte kako bi se proučavali pulsarski signali, oni su zaista korisni za pružanje podataka o našoj Galaksiji koje inače ne bi bilo moguće dobiti."
Dok pulsarski radio valovi putuju kroz galaksiju, oni podliježu efektu koji se zove disperzija, uslijed interveniranja slobodnih elektrona. To znači da radio valovi s višim frekvencijama stižu brže od valova nižih frekvencija. Podaci LOFAR omogućuju astronomima da mjere ovu razliku, nazvanu "disperzijska mjera" ili DM. DM kaže astronomima koliko slobodnih elektrona je između nas i pulsara. Ako je DM viši, to znači da je ili pulsar udaljeniji, ili je međuzvjezdani medij gušći.
To je samo jedan od faktora mjerenja magnetskog polja Mliječnog Puta. Drugi uključuje gustoću elektrona i magnetsko polje međuzvjezdanog medija.
Emisija pulsara često je polarizirana, a kada polarizirana svjetlost putuje kroz plazmu s magnetskim poljem, ravnina rotacije se okreće. To se zove rotacija Faradaya ili Faradayev efekt. Radioteleskopi mogu mjeriti tu rotaciju, a zove se Faradayeva rotacijska mjera (RM). Prema dr. Sobeyu, „Ovo nam govori broj slobodnih elektrona i jačina magnetskog polja paralelna s očnom linijom, kao i smjer mreže. Veća apsolutna RM znači više elektrona i / ili veće jačine polja, zbog većih udaljenosti ili prema ravnini Galaksije. "
Imajući te podatke, istraživači su tada procijenili prosječnu jakost magnetskog polja Mliječnog puta prema svakom pulsaru u katalogu dijeljenjem Mjere rotacije s Mjerom disperzije. I tako su stvorili kartu. Svako pojedinačno pulsar mjerenje jedna je točka na karti. Kako je dr. Sobey rekao za Space Magazine, "Dobivanje ovih mjerenja za veliki broj pulsara (koji imaju mjerenja ili procjene udaljenosti) omogućava nam da rekonstruiramo kartu strukture galaktičke gustoće elektrona i magnetskog polja u 3-D."
Dakle, kakvo je dobro imati mapu magnetske strukture Mliječnog puta u 3D-u?
Magnetsko polje galaksije utječe na sve vrste astrofizičkih procesa kroz različite ljestvice snage i udaljenosti.
Magnetsko polje oblikuje put koji kozmičke zrake slijede. Kada astronomi proučavaju udaljeni izvor kozmičkih zraka, poput aktivnog galaktičkog jezgra (AGN), znanje snage magnetskog polja može im pomoći da shvate svoj predmet proučavanja.
Magnetsko polje galaksije također igra ulogu u formiranju zvijezda. Iako efekt nije potpuno razumljiv, jačina magnetskog polja može utjecati na molekularne oblake. Sobey je za UT rekao: "Na manjim mjerilima (redoslijedom parseksa) magnetska polja igraju ulogu u formiranju zvijezda, a previše slaba ili jaka polja u molekularnom oblaku mogu spriječiti kolaps oblaka u zvjezdani sustav."
Ovaj novi katalog zasnovan je na promatranju 137 pulsara na sjevernom nebu. Autori kažu da njihov katalog "poboljšava preciznost postojećih RM mjerenja u prosjeku za faktor 20 ..." Oni također kažu "Sve u svemu, naš početni katalog niskih frekvencija pruža vrijedne informacije o 3D strukturi Galaktičkog magnetskog polja."
Ali dr. Sobey još nije završio s mapiranjem jačine magnetskog polja Mliječnog Puta. Sada koristi australijsku maticu Murchison Widefield kako bi preslikala magnetsko polje na južnom nebu. I oba ova kartografska nastojanja vode prema nečem boljem.
Najveći svjetski radioteleskop trenutno je u fazi planiranja. Zove se Square Square Kilometer Array (SKA), a gradit će se u Australiji i Južnoj Africi. Njegove se stanice za prihvat protežu do 3000 kilometara (1900 milja) od središnje jezgre. Njegova ogromna veličina i udaljenost između prijemnika pružit će nam naše slike najveće razlučivosti u cijeloj astronomiji.
U postu na blogu CSIRO, dr. Sobey je rekao: „Moj će se budući rad u budućnosti usredotočiti na nadogradnju znanosti uz pomoć teleskopa SKA, koji trenutno ulazi u posljednje faze faze planiranja. Jedan dugoročni cilj nauke SKA jest revolucionarizirati naše razumijevanje naše galaksije, uključujući izradu detaljne karte strukture naše galaksije (što je teško jer se nalazimo u njoj!), Posebno njezinog magnetskog polja. "
Magnetsko polje Mliječnog Puta više se neće sakriti.
Više:
- Press Release: Kartiranje magnetskog polja naše galaksije
- Rad: Istraživanje niskofrekventnih Faradayovih rotacijskih mjera prema pulsarima pomoću LOFAR-a: sondiranje 3D galaktičkog halo magnetskog polja
- Interaktivna LOFAR karta
