Spirální galaxie jsou ikonickou formou. Používají se v logech produktů a na mnoha jiných místech. Žijeme dokonce v jednom. A i když se to může zdát trochu zřejmé, jak se dostanou do tvaru, otáčením to tak není.
Vědci jsou stále zmatení spirálními galaxiemi a tím, jak získávají svou formu, s elegantními pažemi plnými hvězd. Astronomové, kteří pracují se SOFIA, Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy, studují, jakou roli hrají magnetická pole tím, že pozorují spirální galaxie jiné než naše vlastní. Vědci SOFIA nedávno pozorovali galaxii M77, známou také jako NGC 1068, a své výsledky představili v nové studii.
Nová studie s názvem „SOFIA / HAWC + sleduje magnetická pole v NGC 1068“ a bude zveřejněna v Astrophysical Journal. Vedoucím autorem je Enrique Lopez-Rodriguez, vědec Asociace pro výzkum vesmíru na Univerzitním vědeckém centru SOFIA ve výzkumném středisku NASA Ames.
"Magnetická pole jsou neviditelná, ale mohou ovlivnit vývoj galaxie," uvedl Lopez-Rodriguez v tiskové zprávě. "Dobře chápeme, jak gravitace ovlivňuje galaktické struktury, ale teprve začínáme se učit roli magnetických polí."
M77 je spirální galaxie vzdálená asi 47 miliónů světelných let. Jedná se o spirálovitou galaxii s omezeným přístupem, i když ji nelze vidět ve viditelném světle. Má aktivní galaktické jádro, které také není vidět ve viditelném světle, a je hostitelem supermasivní černé díry (SMBH), která je dvakrát tak masivní než Sgr A *, SMBH ve středu Mléčné dráhy. M77 je větší než Mléčná dráha: je rádius asi 85 000 světelných let a Mléčná dráha je asi 53 000. M77 má asi 300 miliard hvězd, zatímco Mléčná dráha má mezi 250 miliardami a 400 miliardami.
M 77 je nejbližší spirální galaxie ve velkém designu s jasným aktivním galaktickým jádrem (AGN) a světelným kruhovým hvězdným výbuchem.
Spirálové paže M 77 jsou plné oblastí intenzivní formace hvězd zvaných hvězdné výbuchy. Neviditelné linie magnetického pole úzce sledují spirálová ramena, i když je naše oči nevidí. SOFIA však může a jejich existence podporuje široce koncipovanou teorii, která vysvětluje, jak tyto zbraně získávají svou formu. Říká se tomu „teorie hustoty vln“.
Než byla v polovině šedesátých let vyvinuta teorie hustotních vln, existovaly problémy s vysvětlením spirálních ramen v galaxii. Podle „problému vinutí“ by spirální paže zmizely už po několika drahách a byly nerozeznatelné od zbytku galaxie.
Zde je rychlé video, které ukazuje problém s navíjením.
Teorie hustotních vln říká, že samotné zbraně jsou oddělené od hvězd a plynu a prachu, které procházejí hustotními vlnami. Ramena jsou viditelnou součástí samotných vln hustoty a hvězdy se pohybují dovnitř a ven z vln. Zbraně tedy nejsou stálými strukturami vyrobenými z hvězd, přestože to vypadá.
Zde je krátké video ukazující, jak vlny hustoty vytvářejí spirální ramena v galaxiích.
Pozorování SOFIA ukazují, že čáry magnetického pole se rozprostírají přes ramena, vzdálenost 24 000 světelných let. Podle studie gravitační síly, které pomohly vytvořit spirálový tvar galaxie, komprimují magnetická pole, což podporuje teorii vln hustoty.
"Je to poprvé, co jsme viděli magnetická pole zarovnána v tak velkém měřítku se současným narozením hvězd ve spirálních ramenech," řekl Lopez-Rodriquez. "Je vždy vzrušující mít pozorovací důkazy, které podporují teorie."
Čáry magnetického pole v galaxiích je velmi obtížné pozorovat a nejnovější nástroj SOFIA to umožňuje. Říká se tomu HAWC + nebo Airborne Wideband Camera-Plus s vysokým rozlišením. HAWC + pracuje v daleko infračervené oblasti, aby pozoroval prachová zrna, která jsou uspořádána kolmo k magnetickým silovým čarám v M77. To umožňuje astronomům odvodit tvar a směr základního magnetického pole.
V M 77 je mnoho možných rušení, jako rozptýlené viditelné světlo a záření z vysokoenergetických částic, ale infračervené záření jimi není ovlivněno. Schopnost SOFIA vidět na vlnové délce 89 mikronů umožňuje jasně vidět zrna prachu. HAWC + je také zobrazovací polarimetr, zařízení, které měří a interpretuje polarizovanou elektromagnetickou energii.
Tato studie pojednává pouze o jediné galaxii se spirálovými rameny, takže je třeba vykonat více práce. Není jasné, jak mohou magnetické siločáry hrát roli ve struktuře jiných galaxií, včetně nepravidelných. Zdá se však, že tento tým vyvinul metodu studia těchto galaxií.
Jak uvádějí v závěru své práce, „Výsledky zde prezentované, spolu s našimi předchozími studiemi M 82 a NGC 253 (Jones et al. 2019), poskytují důkaz, že FIR (daleko-infračervená) polarimetrie může být cenným nástrojem pro studium struktury magnetického pole ve vnějších galaxiích, zejména v oblastech s vysokou optickou hloubkou. “
Více:
- Tisková zpráva: Jak tvarovat spirální galaxii
- Výzkumný článek: SOFIA / HAWC + sleduje magnetická pole v NGC 1068
- HAWC +
- Space Magazine: Messier 77 - Cetus A Barred Spiral Galaxy
