Linnunradan galaksilla on oma magneettikenttä. Se on erittäin heikko verrattuna maan päähän; Itse asiassa tuhansia kertoja heikompi. Mutta tähtitieteilijät haluavat tietää enemmän siitä, koska se voi kertoa meille tähten muodostumisesta, kosmisista säteistä ja monista muista astrofysiikan prosesseista.
Ryhmä tähtitieteilijöitä Australian Curtin-yliopistosta ja CSIRO: sta (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation) ovat tutkineet Linnunradan magneettikenttää, ja he ovat julkaissut kattavimman luettelon Linnunradan magneettikentän mittauksista kolmiulotteisena.
Artikkelin otsikko on "Matalan taajuuden Faradayn pyörimissuunta kohti pulssareja LOFAR: lla: 3D-galaktisen halogeenimagneettikentän mittaus". Se julkaistiin kuninkaallisen tähtitieteellisen seuran kuukausitiedoissa huhtikuussa 2019. Pääkirjailija on tohtori Charlotte Sobey, Curtinin yliopiston yliopistollinen osakkuusyritys. Ryhmään kuuluu tutkijoita Kanadasta, Euroopasta ja Etelä-Afrikasta.
Ryhmä työskenteli LOFAR: n tai matalan taajuuden ryhmän kanssa, joka on eurooppalainen radioteleskooppi. LOFAR toimii alle 250 MHz: n radiotaajuuksilla ja koostuu monista antenneista, jotka sijaitsevat Euroopassa 1500 km: n alueella, ja sen ydin on Alankomaissa.
Ryhmä kokosi suurimman tuoteluettelon magneettikentän voimakkuuksista ja suunnista kohti pulsaareja. Tämän datan ollessa kädessä he pystyivät arvioimaan Linnunradan vähentyvän kentänvoimakkuuden etäisyyden päässä galaksin tasosta, missä spiraalivarret ovat.
Lehdistötiedotteessa pääkirjailija Sobey kertoi: “Käytimme pulsereita galaksin magneettikentän tehokkaaseen mittaamiseen 3D-tilassa. Pulsaattorit jakautuvat Linnunradan yli, ja galaksissa esiintyvä materiaali vaikuttaa niiden radioaaltosäteilyyn. ”
Vapaat elektronit ja magneettikenttä galaksissamme pulssarin ja meidän välillä vaikuttavat pulssureiden lähettämiin radioaaltoihin. Sähköpostihaastattelussa tohtori Sobeyn kanssa hän kertoi meille: "Vaikka nämä vaikutukset on korjattava pulsareiden signaalien tutkimiseksi, ne ovat todella hyödyllisiä tarjoamalla tietoa galaksistamme, jota ei olisi mahdollista saada muulla tavalla."
Kun pulsarin radioaallot kulkevat galaksin läpi, niihin kohdistuu vaikutus, jota kutsutaan dispersioksi, johtuen vapaiden elektronien väliintulosta. Tämä tarkoittaa sitä, että korkeamman taajuuden radioaallot saapuvat aikaisemmin kuin matalataajuiset aallot. LOFAR: n tietojen avulla tähtitieteilijät voivat mitata tämän eron, jota kutsutaan ”dispersiomittaksi” tai DM. DM kertoo tähtitieteilijöille, kuinka monta vapaata elektronia on meidän ja pulssarin välillä. Jos DM on korkeampi, se tarkoittaa, että joko pulsaari on kauempana, tai tähtienvälinen väliaine on tiheämpi.
Se on vain yksi tekijä Linnunradan magneettikentän mittauksessa. Toinen liittyy elektronien tiheyteen ja tähtienvälisen väliaineen magneettikentään.
Pulsar-päästöt ovat usein polarisoituneita, ja kun polarisoitu valo kulkee plasman läpi magneettikentällä, kiertotaso pyörii. Tätä kutsutaan Faraday Rotation tai Faraday Effect. Radioteleskoopit voivat mitata tätä kiertoa, ja sitä kutsutaan Faradayn rotaatiomittaksi (RM). Dr. Sobeyn mukaan ”Tämä kertoo meille vapaiden elektronien lukumäärän ja näkölinjan suuntaisen magneettikentän voimakkuuden sekä verkon suunnan. Mitä suurempi absoluuttinen RM tarkoittaa enemmän elektroneja ja / tai suurempia kenttävoimakkuuksia, johtuen suuremmista etäisyyksistä tai kohti galaksin tasoa. "
Näiden tietojen ollessa kädessä tutkijat arvioivat sitten Linnunradan keskimääräisen magneettikentän voimakkuuden kohti kutakin luettelossa olevaa pulsaria jakamalla rotaation mitta leviämismitalla. Ja näin he loivat kartan. Jokainen yksittäinen pulsaarimittaus on yksi piste kartalla. Kuten tohtori Sobey kertoi Space Magazine: lle, "" Näiden mittausten saaminen suurelle joukolle pulsaatoreita (joilla on etäisyysmittauksia tai arvioita) antaa meille mahdollisuuden rekonstruoida kartta galaktisen elektronitiheyden ja magneettikentän rakenteesta kolmiulotteisina ".
Joten mitä hyötyä on kartalta Linnunradan magneettisesta rakenteesta kolmiulotteisena?
Galaktisen magneettikenttä vaikuttaa kaikenlaisiin astrofysikaalisiin prosesseihin eri vahvuus- ja etäisyysasteikoilla.
Magneettikenttä muotoilee polun, jota kosmiset säteet seuraavat. Joten kun tähtitieteilijät tutkivat kosmisten säteiden kaukaista lähdettä, kuten aktiivista galaktista ydintä (AGN), magneettikentän voimakkuuden tunteminen voi auttaa heitä ymmärtämään tutkimuskohteensa.
Galaktisen magneettikentällä on myös merkitys tähtiä muodostettaessa. Vaikka vaikutusta ei ymmärretä täysin, magneettikentän voimakkuus voi vaikuttaa molekyylipilviin. Sobey kertoi UT: lle: "Pienemmissä mittakaavoissa (parssec-järjestyksessä) magneettikentät ovat tärkeitä tähtiä muodostettaessa. Liian heikko tai voimakas kenttä molekyylipilvessä voi estää pilven romahtamisen tähtijärjestelmään."
Tämä uusi luettelo perustuu 137 pulssarin havaintoihin pohjoisen taivaalla. Kirjoittajat väittävät, että heidän luettelonsa ”parantaa olemassa olevien RM-mittausten tarkkuutta keskimäärin kertoimella 20 ...”. He myös sanovat: “Kaiken kaikkiaan alkuperäinen matalataajuuksinen luettelo tarjoaa arvokasta tietoa galaktisen magneettikentän 3D-rakenteesta”.
Mutta tohtori Sobey ei ole vielä valmistunut Linnunradan magneettikentän voimakkuuden kartoitusta. Hän käyttää nyt Australian Murchison Widefield -ryhmää eteläisen taivaan magneettikentän kartoittamiseen. Ja molemmat näistä kartoitusyrityksistä johtavat jotain parempaan.
Maailman suurin radioteleskooppi on nyt suunnitteluvaiheessa. Sitä kutsutaan neliökilometrimalliksi (SKA) ja se rakennetaan sekä Australiaan että Etelä-Afrikkaan. Sen vastaanottoasemat ulottuvat 3000 kilometriin (1900 mailia) sen ytimestä. Sen massiivinen koko ja etäisyys vastaanottimien välillä antaa meille korkeimman resoluution kuvat koko tähtitiedessä.
Tohtori Sobey kertoi CSIRO-blogiviestissä ”Tulevaisuuden työni keskittyy tieteen tekemiseen SKA-kaukoputken avulla, joka on parhaillaan tulossa suunnitteluvaiheen viimeisiin vaiheisiin. Yksi SKA-tieteen pitkän aikavälin tavoite on mullistaa ymmärryksemme galaksistamme, mukaan lukien yksityiskohtaisen kartan laatiminen galaksin rakenteesta (mikä on vaikeaa, koska olemme sen sisällä!), Erityisesti sen magneettikentästä. "
Linnunradan magneettikentällä ei ole mitään piiloutua.
Lisää:
- Lehdistötiedote: galaksemme magneettikentän kartoittaminen
- Tutkimuspaperi: Matalataajuiset Faraday-kiertomittalaitteet kohti pulsereita LOFARia käyttämällä: 3D-galaktisen halogeenimagneettikentän mittaus
- Interaktiivinen LOFAR-kartta
