Kudos vědcům z Institutu Maxe Plancka a mezinárodního týmu rádiových astronomů za neuvěřitelně detailní novou mapu magnetických polí naší galaxie! Tato jedinečná mapa všeho nebe překonala své předchůdce a dává nám nahlédnout do struktury magnetického pole Mléčné dráhy nad vše, co bylo dosud vidět. Co je na tom tak zvláštního? Ukazuje nám kvalitu známou jako Faradayova hloubka - koncept, který funguje podle konkrétní linie pohledu. Pro vytvoření mapy byla data roztavena ze 41 000 měření shromážděných novou technikou rekonstrukce obrazu. Nyní můžeme vidět nejen hlavní strukturu galaktických polí, ale i méně zřejmé rysy, jako je turbulence v galaktickém plynu.
Co přesně tedy nová mapa tohoto druhu znamená? Všechny galaxie mají magnetická pole, ale jejich zdroj je záhadou. Nyní můžeme jen hádat, že k nim dochází v důsledku dynamických procesů…, kdy se mechanická energie transformuje na magnetickou energii. Tento typ stvoření je naprosto normální a děje se tady na Zemi, na Slunci a dokonce i v menším měřítku jako rádio s ručním ovládáním kliky - nebo Faradayova svítilna! Když nám ukážeme, kde se v Mléčné dráze vyskytují struktury magnetického pole, můžeme lépe porozumět galaktickým dynamům.
Za poslední století a půl jsme věděli o Faradayově rotaci a vědci ji používají k měření kosmických magnetických polí. K této akci dochází, když polarizované světlo prochází magnetizovaným médiem a rovina polarizace se točí. Velikost zatáčky závisí na síle a směru magnetického pole. Pozorováním rotace můžeme dále porozumět vlastnostem intervenujících magnetických polí. Rádiové astronomové shromažďují a zkoumají polarizované světlo ze vzdálených rádiových zdrojů procházejících naší galaxií na cestě k nám. Faradayův efekt lze pak posoudit měřením polarizace zdroje na různých frekvencích. Tato měření nám však mohou říct jen o jedné cestě Mléčnou dráhou. Abychom viděli věci jako celek, musíme vědět, kolik zdrojů je rozptýleno po viditelné obloze. Právě zde hraje důležitou roli mezinárodní skupina radioastronomů. Prokázali údaje z 26 různých projektů, které poskytly celkem celkem 41 300 špičkových zdrojů - v průměru asi jeden zdroj rádia na čtvereční stupeň oblohy.
Ačkoli to zní jako velké množství informací, stále to nestačí. Existují obrovské oblasti, zejména na jižní obloze, kde existuje jen několik měření. Kvůli tomuto nedostatku dat musíme interpolovat mezi existujícími datovými body a to vytváří vlastní problémy. Za prvé, přesnost se liší a přesnější měření by měla pomoci. Astronomové si také nejsou úplně jistí, jak spolehlivé může být jedno měření - musí jen co nejlépe odhadnout, jaké informace mají. Přesto existují další problémy. Vzhledem ke složité povaze procesu existují nejistoty měření. Malá chyba se může zvýšit desetinásobně, a pokud by nebyla opravena, mohla by se mapa splést. Vědci z MPA vyvinuli nový algoritmus pro zachycení obrazu, který má pomoci vyřešit tyto problémy, nazvaný „rozšířený kritický filtr“. Při jeho tvorbě tým využívá nástroje, které poskytuje nová disciplína známá jako teorie informačních polí - výkonný nástroj, který mísí logické a statistické metody s aplikovanými poli a hromadí je proti nepřesným informacím. Tato nová práce je vzrušující, protože ji lze použít i na jiná místa zobrazování a zpracování signálů v alternativních vědeckých oborech.
„Kromě podrobné hloubkové mapy Faraday (obr. 1) poskytuje algoritmus mapu nejistot (obr. 2). Zejména v galaktickém disku a v méně dobře pozorované oblasti kolem jižního nebeského pólu (pravý dolní kvadrant) jsou nejistoty výrazně větší. “ říká tým. „Pro lepší zdůraznění struktur v galaktickém magnetickém poli byl na obrázku 3 (výše) odstraněn účinek galaktického disku, takže slabší prvky nad a pod galaktickým diskem jsou viditelnější. To odhaluje nejen nápadné horizontální pásmo plynového disku naší Mléčné dráhy uprostřed obrázku, ale také to, že směry magnetického pole se zdají být opačné nad a pod diskem. Analogická změna směru nastává také mezi levou a pravou stranou obrazu, z jedné strany středu Mléčné dráhy na druhou. “
Dobrou zprávou je, že teorie galaktického dynama se zdá být na místě. Předpovídá symetrické struktury a nová mapa to odráží. V této projekci jsou magnetická pole uspořádána paralelně s rovinou galaktického disku ve spirále. Tento směr je opačný nad a pod diskem a pozorované symetrie na Faradayově mapě vycházejí z našeho umístění v galaktickém disku. Zde vidíme jak velké, tak malé struktury svázané s turbulentními, dynamickými plynovými strukturami Mléčné dráhy. Tento nový mapový algoritmus má také velkou postranní linii… charakterizuje distribuci velikostí těchto struktur. Větší z nich jsou definitivnější než menší, což je normální u turbulentních systémů. Toto spektrum pak může být naskládáno proti počítačovým modelům dynamiky, což umožňuje složité testování galaktických dynamo modelů.
Tato neuvěřitelná nová mapa je více než jen další hezkou tváří v astronomii. Poskytováním informací o extragalaktických magnetických polích umožňujeme, aby se projekty radioteleskopů, jako jsou LOFAR, eVLA, ASKAP, Meerkat a SKA, dostaly do nových výšin. S tím přijde ještě více aktualizací na Faradayově obloze a odhalí tajemství původu galaktických magnetických polí.
Původní zdroj příběhu: Max Planck Institut for Astrophysics News Release. Pro další čtení: Vylepšená mapa galaktické oblohy Faraday “. Stáhněte si mapu ZDE.
