Kierteelliset galaksit ovat ikoninen muoto. Niitä käytetään tuotelogoissa ja kaikenlaisissa muissa paikoissa. Elämme jopa yhdessä. Ja vaikka voi tuntua tavallaan itsestään selvältä, kuinka he saavat muodonsa kiertämällä, niin ei ole kyse.
Tutkijat ovat edelleen hämmentyneet spiraaligalakseista ja siitä, kuinka ne saavat muodonsa, tyylikkäillä käsivarret täynnä tähtiä. Tähtitieteilijät, jotka työskentelevät Stratospheric Infrared Astronomy Stratospheric Observatoryn kanssa, tutkivat, mikä rooli magneettikentällä on tarkkailemalla muita spiralgalakseja kuin omia. Äskettäin SOFIA-tutkijat havaitsivat M77-galaksin, joka tunnetaan myös nimellä NGC 1068, ja esittelivät tulokset uudessa tutkimuksessa.
Uusi tutkimus nimeltään “SOFIA / HAWC + jäljittää magneettikentät NGC 1068: ssa”, ja se julkaistaan Astrophysical Journal -lehdessä. Pääkirjailija on Enrique Lopez-Rodriguez, yliopistojen avarustutkimusyhdistyksen tutkija NASA: n Ames-tutkimuskeskuksen SOFIA-tiedekeskuksessa.
"Magneettiset kentät ovat näkymättömiä, mutta ne voivat vaikuttaa galaksin kehitykseen", sanoi Lopez-Rodriguez lehdistötiedotteessa. "Meillä on melko hyvä käsitys siitä, kuinka painovoima vaikuttaa galaktisiin rakenteisiin, mutta olemme vasta alkamassa oppia magneettikentän roolia."
M77 on kierregalaksi noin 47 miljoonan valovuoden päässä. Se on estetty kierteinen galaksi, vaikka palkkia ei voi nähdä näkyvässä valossa. Sillä on aktiivinen galaktinen ydin, jota ei myöskään näy näkyvässä valossa, ja siinä on supermassiivinen musta aukko (SMBH), joka on kaksi kertaa niin massiivinen kuin Sgr A *, Linnunradan keskellä oleva SMBH. M77 on suurempi kuin Linnunrata: se on noin 85 000 valovuotta säteellä ja Linnunrata on noin 53 000. M77: llä on noin 300 miljardia tähteä, kun taas Linnunradalla on välillä 250–400 miljardia tähteä.
M 77 on lähin grand-muotoinen spiraaligalaksi, jossa on sekä kirkas aktiivinen galaktinen ydin (AGN) että valoisa ympyräydinpuhdas.
M 77: n spiraalivarret ovat täynnä voimakkaan tähtimuodostumisen alueita, joita kutsutaan tähtipurkauksiksi. Näkymättömät magneettikenttäviivat seuraavat tarkasti spiraalivarret, vaikka silmämme eivät näe niitä. Mutta SOFIA voi, ja niiden olemassaolo tukee laajalti vakiintunutta teoriaa, joka selittää kuinka nämä aseet saavat muodonsa. Sitä kutsutaan ”tiheysaaltoteoriaksi”.
Ennen tiheysaaltoteorian kehittämistä 1960-luvun puolivälissä oli ongelmia spiraalivarsien selittämisessä galaksissa. "Käämitysongelman" mukaan spiraalivarret katoavat vain muutaman kiertoradan jälkeen ja eivät ole erotettavissa muusta galaksista.
Tässä on nopea video, joka näyttää käämitysongelman.
Tiheysaaltoteorian mukaan aseet ovat erillään tähtiä ja kaasu ja pöly, jotka kulkevat tiheysaaltojen läpi. Aseet ovat itse tiheysaaltojen näkyvä osa ja tähdet liikkuvat sisään ja ulos aalloista. Joten aseet eivät ole pysyviä rakenteita, jotka ovat tähtiä, vaikka se näyttää.
Tässä on lyhyt video, joka näyttää kuinka tiheysaallot luovat spiraalivarret galakseissa.
SOFIA-havainnot osoittavat, että magneettikentän linjat ulottuvat käsien läpi, etäisyys 24 000 valovuotta. Tutkimuksen mukaan gravitaatiovoimat, jotka auttoivat luomaan galaksin spiraalimuodon, puristavat magneettikenttiä, mikä tukee tiheysaaltoteoriaa.
"Tämä on ensimmäinen kerta, kun olemme nähneet magneettikentät kohdistettuina niin suurille asteikoille, että tähtien syntymä on spiraalivarsissa", sanoi Lopez-Rodriquez. "On aina jännittävää saada havainnollista näyttöä, joka tukee teorioita."
Magneettikenttäviivoja galakseissa on erittäin vaikea havaita, ja SOFIA: n uusin instrumentti mahdollistaa sen. Sitä kutsutaan HAWC + tai korkearesoluutioinen ilmassa oleva laajakaistainen kamera Plus. HAWC + tarkkailee kauko-infrapuna-alueella pölyjyviä, jotka ovat kohdistettu kohtisuoraan M77: n magneettikenttäviivoihin. Tämän avulla tähtitieteilijät voivat päätellä taustalla olevan magneettikentän muodon ja suunnan.
M77: ssä on paljon potentiaalisia häiriöitä, kuten sironnut näkyvä valo ja korkeaenergisten hiukkasten säteily, mutta ne eivät vaikuta kauko-infrapunaan. SOFIA: n kyky nähdä 89 mikronin aallonpituus antaa sille mahdollisuuden nähdä pölyjyvät selvästi. HAWC + on myös kuvantamispolarimetri, laite, joka mittaa ja tulkitsee polarisoitunutta sähkömagneettista energiaa.
Tämä tutkimus käsittelee vain yhtä spiraalivarren galaksia, joten tehtävää on vielä enemmän. On epäselvää, kuinka magneettikenttäviivat voivat olla rooli muiden galaksien, mukaan lukien epäsäännölliset, rakenteessa. Mutta näyttää siltä, että tämä joukkue on kehittänyt menetelmän näiden galaksien tutkimiseksi.
Kuten paperinsa lopussa sanotaan: ”Tässä esitetyt tulokset yhdessä aikaisempien M 82: n ja NGC 253: n (Jones et al. 2019) tutkimuksiemme kanssa todistavat, että FIR (Far-Infrared) -polarimetria voi olla arvokas työkalu magneettikenttärakenteen tutkimiseksi ulkoisissa galakseissa, erityisesti alueilla, joilla on suuri optinen syvyys. "
Lisää:
- Lehdistötiedote: Kuinka muotoilla spiraalioksidi
- Tutkimuspaperi: SOFIA / HAWC + jäljittää magneettikentät NGC 1068: ssa
- HAWC +
- Space Magazine: Messier 77 - Cetus A -spiraalinen galaksi
