Galaxie Mléčná dráha má své vlastní magnetické pole. Ve srovnání se Zemí je extrémně slabý; ve skutečnosti tisícekrát slabší. Ale astronomové o tom chtějí vědět více, protože nám mohou říci o formaci hvězd, kosmických paprskech a řadě dalších astrofyzikálních procesů.
Tým astronomů z Curtin University v Austrálii a CSIRO (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation) studovali magnetické pole Mléčné dráhy a publikovali nejkomplexnější katalog měření magnetického pole Mléčné dráhy ve 3D.
Příspěvek je nazván „Faradayova rotace nízkofrekvenčního měření směrem k pulsarům pomocí LOFAR: snímání 3D galaktického halo magnetického pole.“ Bylo vydáno v měsíčních oznámeních Královské astronomické společnosti v dubnu 2019. Hlavní autorkou je Dr. Charlotte Sobey, univerzitní spolupracovnice na Curtinově univerzitě. V týmu jsou vědci z Kanady, Evropy a Jižní Afriky.
Tým pracoval s LOFARem nebo nízkofrekvenčním polem, evropským radioteleskopem. LOFAR pracuje v rádiových kmitočtech pod 250 MHz a skládá se z mnoha antén rozložených na 1500 km v Evropě s jádrem v Nizozemsku.
Tým sestavil dosud největší katalog silných magnetických polí a směrů směrem k pulsarům. S těmito údaji v ruce dokázali odhadnout klesající sílu pole Mléčné dráhy se vzdáleností od roviny galaxie, kde jsou spirální ramena.
V tiskové zprávě hlavní autor Sobey řekl: „Použili jsme pulsary k efektivnímu snímání magnetického pole Galaxy ve 3D. Pulsary jsou distribuovány po celé Mléčné dráze a intervenující materiál v Galaxii ovlivňuje jejich emisi rádiových vln. “
Volné elektrony a magnetické pole v naší Galaxii mezi pulsarem a námi ovlivňují rádiové vlny emitované pulsary. V e-mailovém rozhovoru s Dr. Sobeyovou nám řekla: „Ačkoli tyto účinky je třeba napravit, abychom mohli studovat signály pulsarů, jsou skutečně užitečné pro poskytování informací o naší Galaxii, které by nebylo možné získat jinak.“
Jak pulsarovy rádiové vlny putují galaxií, jsou kvůli interferencím volných elektronů vystaveny efektu zvanému disperze. To znamená, že vysokofrekvenční rádiové vlny přicházejí dříve než vlny s nižší frekvencí. Data z LOFAR umožňují astronomům změřit tento rozdíl, nazývaný „rozptylová míra“ nebo DM. DM říká astronomům, kolik volných elektronů je mezi námi a pulsarem. Pokud je DM vyšší, znamená to, že pulsar je dále daleko nebo mezihvězdné médium je hustší.
To je jen jeden z faktorů při měření magnetického pole Mléčné dráhy. Druhý zahrnuje hustotu elektronů a magnetické pole mezihvězdného média.
Emise pulsaru jsou často polarizovány a když polarizované světlo prochází plazmou s magnetickým polem, rotační rovina se otáčí. Tomu se říká Faraday Rotation nebo Faraday Effect. Rádiové dalekohledy mohou měřit tuto rotaci a nazývá se Faradayovo měření rotace (RM). Podle Dr. Sobeye: „Toto nám říká počet volných elektronů a sílu magnetického pole rovnoběžného s linií vidění a směr sítě. Čím větší absolutní RM znamená více elektronů a / nebo větší intenzity pole, díky větším vzdálenostem nebo směrem k rovině Galaxie. “
S těmito údaji v ruce vědci poté odhadli průměrnou sílu magnetického pole Mléčné dráhy vůči každému pulsaru v katalogu vydělením Opatření rotace pomocí Měření rozptylu. A tak vytvořili mapu. Každé jedno měření pulsaru je jeden bod na mapě. Sobey řekl časopisu Space Magazine: „Získání těchto měření pro velké množství pulsarů (které mají měření vzdálenosti nebo odhady) nám umožňuje rekonstruovat mapu struktury hustoty galaktického elektronového a magnetického pole ve 3D.“
K čemu je dobré mít mapu magnetické struktury Mléčné dráhy ve 3D?
Magnetické pole galaxie ovlivňuje všechny druhy astrofyzikálních procesů napříč různými měřítky síly a vzdálenosti.
Magnetické pole formuje cestu, kterou sledují kosmické paprsky. Když tedy astronomové studují vzdálený zdroj kosmických paprsků, jako je aktivní galaktické jádro (AGN), poznání síly magnetického pole jim může pomoci pochopit jejich předmět studia.
Magnetické pole galaxie také hraje roli ve formování hvězd. Ačkoli účinek není úplně pochopen, síla magnetického pole může ovlivnit molekulární mraky. Sobey řekl UT: „V menších měřítcích (na řádu parseků) hrají magnetická pole roli ve formování hvězd, s příliš slabým nebo silným polem v molekulárním cloudu, což by mohlo brzdit zhroucení cloudu do hvězdného systému.“
Tento nový katalog je založen na pozorováních 137 pulsarů na severní obloze. Autoři tvrdí, že jejich katalog „zvyšuje přesnost stávajících měření RM v průměru o faktor 20…“ Také říkají „Celkově náš počáteční nízkofrekvenční katalog poskytuje cenné informace o 3D struktuře galaktického magnetického pole.“
Dr. Sobey však ještě nedokončil mapování síly magnetického pole Mléčné dráhy. Nyní používá australský Murchison Widefield Array k mapování magnetického pole na jižní obloze. A obě tyto mapovací snahy vedou k něčemu lepšímu.
Největší radioteleskop na světě je nyní ve fázi plánování. Říká se tomu čtvercový kilometr pole (SKA) a bude postaven v Austrálii i Jižní Africe. Jeho přijímací stanice se rozšíří až na 3 000 kilometrů (1900 mil) od svého centrálního jádra. Jeho masivní velikost a vzdálenost mezi přijímači nám poskytne naše obrazy s nejvyšším rozlišením v celé astronomii.
V příspěvku na blogu CSIRO uvedl Dr. Sobey: „Moje práce v budoucnu se zaměří na budování směrem k vědě pomocí dalekohledu SKA, který v současné době vstupuje do závěrečných fází plánovací fáze. Jedním z dlouhodobých cílů pro vědu SKA je revoluce v našem chápání naší galaxie, včetně vytváření podrobné mapy struktury naší galaxie (což je obtížné, protože se nacházíme uvnitř ní!), Zejména její magnetické pole. “
Magnetické pole Mléčné dráhy nebude mít kam schovat.
Více:
- Tisková zpráva: Mapování magnetického pole naší galaxie
- Výzkumný článek: Faradayova rotace nízkofrekvenčních měření vůči pulsarům pomocí LOFAR: snímání 3D galaktického halo magnetického pole
- Interaktivní mapa LOFAR
