Linnutee galaktikal on oma magnetväli. See on Maaga võrreldes äärmiselt nõrk; tegelikult tuhandeid kordi nõrgem. Kuid astronoomid tahavad sellest rohkem teada saada, kuna see võib meile öelda tähtede moodustumise, kosmiliste kiirte ja paljude muude astrofüüsikaliste protsesside kohta.
Austraalia Curtini ülikooli astronoomide meeskond ja CSIRO (Rahvaste Ühenduse teadus- ja tööstusuuringute organisatsioon) on uurinud Linnutee magnetvälja ja nad on avaldanud kõige põhjalikuma Linnutee magnetvälja mõõtmiste kataloogi 3D-s.
Paber kannab pealkirja “Faraday madala sagedusega pöörde mõõtmine impulsside suunas LOFAR-i abil: 3D-galaktika halo magnetvälja uurimine”. See avaldati kuningliku astronoomiaseltsi kuuväljaannetes aprillis 2019. Juhiautor on dr Charlotte Sobey, Curtini ülikooli ülikoolikaaslane. Meeskonda kuuluvad teadlased Kanadast, Euroopast ja Lõuna-Aafrikast.
Meeskond tegi koostööd LOFAR-i ehk Euroopa raadioteleskoobi madala sagedusega maatriksiga. LOFAR töötab raadiosagedustel alla 250 MHz ja koosneb paljudest antennidest, mis asuvad Euroopas 1500 km raadiuses ja mille tuum asub Hollandis.
Meeskond pani kokku senise suurima kataloogi magnetvälja tugevuse ja impulsside suunas. Nende andmete abil suutsid nad Linnutee vähenenud väljatugevust hinnata kaugusega galaktika tasapinnast, kus asuvad spiraalivarred.
Pressiteates ütles peaautor Sobey, et “Galaktika 3D-välja 3D-mõõtmiseks kasutati pulsereid. Pulsreid levitatakse kogu Linnuteel ja galaktikas sekkuv materjal mõjutab nende raadiolainete kiirgust. ”
Vabad elektronid ja magnetväli meie galaktikas pulsaari ja meie vahel mõjutavad impulsside kiirgavaid raadiolaineid. E-kirjaga antud intervjuus dr Sobeyga ütles ta meile: "Ehkki neid efekte tuleb parandada, et pulsarsignaale uurida, on need tõesti kasulikud meie galaktika kohta teabe edastamiseks, mida pole muidu võimalik saada."
Kuna Pulsari raadiolained liiguvad läbi galaktika, mõjutavad nad sekkuvate vabade elektronide tõttu efekti, mida nimetatakse dispersiooniks. See tähendab, et kõrgema sagedusega raadiolained saabuvad varem kui madalama sagedusega lained. LOFAR-i andmed võimaldavad astronoomidel seda erinevust mõõta, seda nimetatakse dispersioonimõõtmeks või DM-ks. DM teatab astronoomidele, kui palju vabu elektrone on meie ja pulsaari vahel. Kui DM on kõrgem, tähendab see, et pulss on kaugemal või tähtedevaheline keskkond on tihedam.
See on vaid üks Linnutee magnetvälja mõõtmise tegureid. Teine hõlmab elektronide tihedust ja tähtedevahelise keskkonna magnetvälja.
Pulsari emissioonid on sageli polariseeritud ja kui polariseeritud valgus liigub läbi magnetväljaga plasma, pöörleb pöörlemistasand. Seda nimetatakse Faraday pöördeks või Faraday efektiks. Raadioteleskoobid saavad seda pööret mõõta ja seda nimetatakse Faraday pöördenurgaks (RM). Dr Sobey sõnul: “See näitab meile vabade elektronide arvu ja vaateväljaga paralleelselt asuva magnetvälja tugevust, samuti võrgusuunda. Mida suurem on absoluutne RM, siis suuremate vahemaade tõttu või galaktika tasapinna suhtes on rohkem elektrone ja / või suurem väljatugevus. "
Nende andmete olemasolul hindasid teadlased Linnutee keskmise magnetvälja tugevuse iga kataloogi pulsaari suunas, jagades pöörlemismõõt hajuvusmõõduga. Ja just nii nad kaardi koostasidki. Iga üksik impulssmõõtmine on kaardil üks punkt. Nagu dr Sobey rääkis ajakirjale Space Magazine, võimaldab "suure hulga impulsside (millel on kauguse mõõtmised või hinnangud) mõõtmiste saamine rekonstrueerida 3D-galaktika galaktika elektrontiheduse ja magnetvälja struktuuri kaart".
Mida on kasulik teha Linnutee magnetilise struktuuri kaardil 3D-vormingus?
Galaktika magnetväli mõjutab igasuguseid astrofüüsikalisi protsesse erineva tugevuse ja vahemaa skaalaga.
Magnetväli kujundab kosmiliste kiirte kulgevat rada. Nii et kui astronoomid uurivad kosmiliste kiirte kauget allikat, näiteks aktiivset galaktilist tuuma (AGN), võib magnetvälja tugevuse tundmine aidata neil oma uuritavat objekti mõista.
Galaktika magnetväljal on oma roll ka tähtede kujunemisel. Kuigi selle mõju pole täielikult teada, võib magnetvälja tugevus mõjutada molekulaarpilvi. Sobey ütles TÜ-le: "Väiksematel skaaladel (parselite järjekorras) mängivad tähe moodustumisel magnetväljad. Molekulipilves on liiga nõrk või tugev väli, mis võib takistada pilve varisemist tähesüsteemiks."
Uus kataloog põhineb 137 pulbri vaatlusel põhjataevas. Autorid väidavad, et nende kataloog „parandab olemasolevate RM-mõõtmiste täpsust keskmiselt 20-kordselt ...”. Samuti ütlevad nad: „Meie esialgne madala sagedusega kataloog pakub väärtuslikku teavet galaktilise magnetvälja 3D-struktuuri kohta.”
Kuid dr Sobey pole veel Linnutee magnetvälja tugevuse kaardistamist lõpetanud. Nüüd kasutab ta lõunataeva magnetvälja kaardistamiseks Austraalia Murchisoni Widefieldi massiivi. Ja mõlemad need kaardistamise püüdlused viivad millegi paremani.
Maailma suurim raadioteleskoop on nüüd kavandamisetapis. Seda nimetatakse ruutkilomeetrite massiiviks (SKA) ja see ehitatakse nii Austraaliasse kui ka Lõuna-Aafrikasse. Selle vastuvõtujaamad ulatuvad selle tuumast 3000 kilomeetri (1900 miili) kaugusele. Selle tohutu suurus ja vastuvõtjate vaheline kaugus annavad meile oma kõrgeima eraldusvõimega kujutised kogu astronoomia osas.
CSIRO ajaveebi postituses ütles dr Sobey: „Minu töö keskendub tulevikus teaduse tegemisele SKA teleskoobi abil, mis on praegu jõudmas planeerimisetapi lõppjärku. SKA teaduse üks pikaajalisi eesmärke on muuta revolutsioon ümber meie arusaama meie galaktikast, sealhulgas koostada üksikasjalik kaart meie galaktika struktuurist (mis on keeruline, kuna asume selle sees!), Eriti selle magnetväljale. "
Linnutee magnetväljal pole kuhugi varjata.
Veel:
- Pressiteade: meie galaktika magnetvälja kaardistamine
- Uurimistöö: Madala sagedusega Faraday pöörlemismõõtmed impulsside suunas LOFARi abil: 3D-galaktilise halo magnetvälja uurimine
- Interaktiivne LOFAR-i kaart
