Spiralne galaksije su ikonski oblik. Koriste se u logotilima proizvoda i na svim drugim mjestima. Čak živimo u jednom. I iako se može činiti nekako očiglednim kako oni rotiranjem dobivaju svoj oblik, to nije slučaj.
Znanstvenici još uvijek zbunjeni spiralnim galaksijama i kako oni dobivaju oblik, s elegantnim rukama punim zvijezda. Astronomi koji rade sa SOFIA-om, Stratosferskim opservatorijom za infracrvenu astronomiju, proučavaju kakvu ulogu igraju magnetska polja promatrajući spiralne galaksije koje nisu naše. Nedavno su znanstvenici SOFIA promatrali galaksiju M77, poznatu i kao NGC 1068, te su svoje rezultate predstavili u novoj studiji.
Nova studija pod nazivom "SOFIA / HAWC + prati magnetska polja u NGC 1068" i bit će objavljena u Astrophysical Journal. Glavni autor je Enrique Lopez-Rodriguez, znanstvenik sa Sveučilišta za svemirska istraživanja u Znanstvenom centru SOFIA u NASA-inom istraživačkom centru Ames.
"Magnetska polja su nevidljiva, ali mogu utjecati na razvoj galaksije", rekao je Lopez-Rodriguez u priopćenju za javnost. "Prilično dobro razumijemo kako gravitacija utječe na galaktičke strukture, ali tek počinjemo učiti ulogu magnetskih polja."
M77 je spiralna galaksija udaljena oko 47 milijuna svjetlosnih godina. To je spiralna galaksija sa zabranom, iako se traka ne može vidjeti u vidljivoj svjetlosti. Ima aktivno galaktičko jezgro, koje se također ne vidi u vidljivoj svjetlosti, a u njemu se nalazi supermasivna crna rupa (SMBH) koja je dvostruko veća od Sgr A *, SMBH u središtu Mliječnog puta. M77 je veći od Mliječne staze: u radijusu je oko 85.000 svjetlosnih godina, a Mliječni put je oko 53.000. M77 ima oko 300 milijardi zvijezda, dok Mliječni put ima između 250 i 400 milijardi.
M 77 najbliža je spiralna galaksija velikog dizajna s jarko aktivnim galaktičkim jezgrom (AGN) i svijetlim cirkumuklearnim zvjezdanim praskom.
Spiralne ruke M 77 pune su područja intenzivnog formiranja zvijezda nazvanih zvijezde. Linije nevidljivog magnetskog polja pomno prate spiralne krakove, iako ih naše oči ne mogu vidjeti. Ali SOFIA može i svojim postojanjem podržavati široko postavljenu teoriju koja objašnjava kako te ruke dobivaju svoj oblik. Zove se "teorija talasa gustoće."
Prije nego što je teorija valnih gustoća razvijena sredinom 1960-ih, postojali su problemi s objašnjavanjem spiralnih krakova u galaksiji. Prema "problemu vijuga", spiralne ruke nestale bi nakon samo nekoliko orbita i razlikovale se od ostatka galaksije.
Evo kratkog videa koji prikazuje problem namotavanja.
Teorija valnih gustoća kaže da su same ruke odvojene od zvijezda i plina i prašine koji putuju kroz valove gustoće. Ruke su vidljivi dio valova gustoće, a zvijezde se kreću prema valovima i izvan njih. Dakle, ruke nisu trajne građevine napravljene od zvijezda, iako to tako izgleda.
Evo kratkog videa koji prikazuje kako valovi gustoće stvaraju spiralne ruke u galaksijama.
Promatranja SOFIA pokazuju da se linije magnetskog polja protežu sve do kraka, u razmaku od 24 000 svjetlosnih godina. Prema studiji, gravitacijske sile koje su pomogle stvoriti spiralni oblik galaksije komprimiraju magnetska polja, što podupire teoriju vala gustoće.
"Ovo je prvi put da smo vidjeli magnetska polja poravnana na tako velikim skalama s trenutnim rođenjem zvijezda u spiralnim krakovima", rekao je Lopez-Rodriquez. "Uvijek je uzbudljivo imati opažajne dokaze koji podupiru teorije."
Crte magnetskog polja u galaksijama vrlo je teško promatrati, a najnoviji instrument SOFIA omogućuje to. Zove se HAWC + ili širokopojasna kamera široke razlučivosti u visokoj rezoluciji. HAWC + djeluje u daljinskom infracrvenom stanju za promatranje zrna prašine koja su poravnata okomito na linije magnetskog polja u M77. To astronomima omogućuje zaključivanje oblika i smjera osnovnog magnetskog polja.
Postoji puno potencijalnih smetnji u M 77, poput raspršene vidljive svjetlosti i zračenja čestica visoke energije, ali daleko infracrveno utiče na njih. Sposobnost SOFIA-e da vidi valnu duljinu od 89 mikrona omogućava joj da jasno vidi zrnce prašine. HAWC + je također polarimetar za obradu slike, uređaj koji mjeri i interpretira polariziranu elektromagnetsku energiju.
Ova studija bavi se samo jednom galaksom spiralnih ruku, tako da treba još posla. Nije jasno kako crte magnetskog polja mogu igrati ulogu u strukturi drugih galaksija, uključujući neregularne. No čini se da je ovaj tim razvio metodu za proučavanje tih galaksija.
Kao što kažu u zaključku svog rada, „Rezultati predstavljeni ovdje, zajedno s našim prethodnim istraživanjima M 82 i NGC 253 (Jones i sur. 2019.), pružaju dokaz da FIR (daleko infracrvena) polarimetrija može biti vrijedan alat za proučavanje strukture magnetskog polja u vanjskim galaksijama, posebno u područjima velike optičke dubine. "
Više:
- Priopćenje za javnost: Kako oblikovati spiralnu galaksiju
- Istraživački rad: SOFIA / HAWC + prati magnetska polja u NGC 1068
- HAWC +
- Svemirski magazin: Messier 77 - spiralna galaksija Cetus A s preprekom
