Da spiralne galaksije imaju magnetska polja poznato je već više od pola stoljeća (a predviđanja da bi trebala postojati prethodile su otkrivanju nekoliko godina), a neka su magnetska polja galaksija detaljno preslikana.
Ali kako su ta magnetska polja dobila svojstva koja mi promatramo? I kako ustraju?
Nedavni članak britanskih astronoma Stasa Shabale, Jamesa Meada i Paul Alexandera možda sadrži odgovore na ova pitanja, pri čemu četiri fizička procesa igraju ključnu ulogu: dotok hladnog plina na disk, povratne informacije supernove (ovo dvoje povećavaju magnetnohidrodinamičku turbulenciju), stvaranje zvijezda (to uklanja plin, a time i turbulentnu energiju iz hladnog plina), i diferencijalnu galaktičku rotaciju (koja kontinuirano prenosi energiju polja iz nekoherentnog slučajnog polja u uređeno polje). Međutim, potreban je barem još jedan ključni postupak, jer modeli astronoma nisu u skladu s promatranim poljima masivnih spiralnih galaksija.
„Radio-sinhrotronska emisija elektrona visoke energije u međuzvjezdanom mediju (ISM) ukazuje na prisutnost magnetskih polja u galaksijama. Mjere rotacije (RM) pozadinskih polariziranih izvora označavaju dvije vrste polja: slučajno polje koje nije koherentno na skali većoj od turbulencije ISM-a; i spiralno uređeno polje koje pokazuje koherenciju velikih razmjera ", pišu autori. „Za tipičnu galaksiju ta polja imaju jačinu od nekoliko µG. U galaksiji kao što je M51, promatra se da je koherentno magnetsko polje povezano s optičkim spiralnim krakovima. Takva su polja važna za stvaranje zvijezda i fiziku kozmičkih zraka, a mogla bi utjecati i na evoluciju galaksije, no, uprkos važnosti, pitanja o njihovom podrijetlu, evoluciji i strukturi uglavnom ostaju neriješena. "
Ovo polje u astrofizici postiže brzi napredak, s razumijevanjem kako se generira slučajno polje koje je postalo relativno dobro uspostavljeno tek u posljednjem desetljeću ili na taj način (nastalo je turbulencijom u ISM-u, modeliranom kao jednofazna magnetohidrodinamika (MHD) tekućina, unutar koje su smrznute crte magnetskog polja). S druge strane, proizvodnja polja velikih razmjera navijanjem nasumičnih polja u spiralu, diferencijalnom rotacijom (dinamo), bila je poznata mnogo duže.
Detalji kako je uređeno polje u spiralama formirano kao i same galaksije - unutar nekoliko stotina milijuna godina od odvajanja barijenske materije i zračenja (koje su stvorile kozmičku pozadinu mikrovalnog svjetla kakvu danas vidimo) postaju jasni, iako testiraju ove hipoteze još uvijek nisu moguće, promatrano (vrlo je malo galaksija visokog crvenog pomaka proučeno u optičkom i NIR razdoblju, a kamoli da su njihova magnetska polja detaljno preslikana).
"Predstavljamo prvi (koliko znamo) pokušaj uključivanja magnetskih polja u samosljedni model formiranja i galaksije galaksije. Predviđaju se brojna svojstva galaksije, a mi ih uspoređujemo s dostupnim podacima ", kažu Shabala, Mead i Alexander. Oni započinju analitičkim modelom formiranja i galaksije, koji „prati hlađenje plinom, stvaranje zvijezda i različite povratne procese u kosmološkom kontekstu. Model istodobno reproducira lokalna svojstva galaksije, povijest formiranja zvijezda u Svemiru, evoluciju funkcije zvjezdane mase do z ~ 1,5 i ranu izgradnju ogromnih galaksija. " Središnji dio modela su ISM-ove turbulentne kinetičke energije i slučajna energija magnetskog polja: dvije postaju jednake u vremenskim intervalima koji su trenutačni na kosmološkim vremenskim razmacima.
Pokretači su, dakle, fizički procesi koji unose energiju u ISM i koji iz nje uklanjaju energiju.
"Jedan od najvažnijih izvora ubrizgavanja energije u ISM su supernove", pišu autori. "Zvjezdana formacija uklanja turbulentnu energiju", kao što biste očekivali, i plin "koji se akumulira iz mračne materije halo deponuje svoju potencijalnu energiju u turbulenciji." U njihovom su modelu samo četiri slobodna parametra - tri opisuju efikasnost procesa koji dodaju ili uklanjaju turbulencije iz ISM-a, a jedan kako brzo naređena magnetska polja nastaju iz slučajnih.
Jesu li Shabala, Mead i Alexander uzbuđeni zbog svojih rezultata? Vi ste sudac: "Za testiranje modela koriste se dva lokalna uzorka. Model reproducira jakost magnetskog polja i radio svjetline u širokom rasponu galaksija male i srednje mase. "
I što oni misle da je potrebno da se uračunaju u detaljna astronomska promatranja spiralnih galaksija velike mase? "Uključivanje izbacivanja plina pomoću moćnih AGN-a potrebno je kako bi se zaustavilo hlađenje plina."
Nepotrebno je da će sljedeća generacija radio-teleskopa - EVLA, SKA i LOFAR - podvrgnuti sve modele magnetskih polja u galaksijama (ne samo spiralama) znatno strožim testovima (i čak omogućiti hipoteze o formiranju tih polja, prije više od 10 milijardi godina.
Izvor: Magnetska polja u galaksijama: I. Radio diskovi u lokalnim galaksijama kasnog tipa
