Галактика Млечный Путь имеет свое собственное магнитное поле. Это чрезвычайно слабый по сравнению с земным; в тысячи раз слабее, на самом деле. Но астрономы хотят знать больше об этом из-за того, что он может рассказать нам о звездообразовании, космических лучах и множестве других астрофизических процессов.
Команда астрономов из Университета Кертина в Австралии и CSIRO (Организация научных и промышленных исследований Содружества) изучают магнитное поле Млечного пути и опубликовали самый полный каталог измерений магнитного поля Млечного пути в 3D.
Статья озаглавлена «Низкочастотные измерения фарадеевского вращения в направлении пульсаров с использованием LOFAR: исследование магнитного поля галактического гало 3D». Он был опубликован в Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества в апреле 2019 года. Ведущим автором является доктор Шарлотта Собей, сотрудник университета в Университете Кертин. В команду входят ученые из Канады, Европы и Южной Африки.
Команда работала с LOFAR, или Low-Frequency Array, европейским радиотелескопом. LOFAR работает на радиочастотах ниже 250 МГц и состоит из множества антенн, расположенных на 1500 км в Европе, с ядром в Нидерландах.
Команда собрала самый большой каталог на сегодняшний день напряженности магнитного поля и направления к пульсарам. С этими данными они смогли оценить уменьшающуюся напряженность поля Млечного Пути с расстоянием от плоскости галактики, где находятся спиральные рукава.
В пресс-релизе ведущий автор Соби сказал: «Мы использовали пульсары для эффективного зондирования магнитного поля Галактики в трехмерном пространстве. Пульсары распределены по всему Млечному Пути, и материал, находящийся в Галактике, влияет на их радиоволновое излучение ».
Свободные электроны и магнитное поле в нашей Галактике между нами и пульсаром влияют на радиоволны, испускаемые пульсарами. В интервью по электронной почте с доктором Соби она сказала нам: «Хотя эти эффекты необходимо корректировать для изучения сигналов пульсаров, они действительно полезны для предоставления информации о нашей Галактике, которую невозможно было бы получить иначе».
Когда радиоволны пульсара проходят через галактику, они подвержены эффекту, называемому дисперсией, из-за вмешательства свободных электронов. Это означает, что высокочастотные радиоволны приходят раньше, чем низкочастотные. Данные из LOFAR позволяют астрономам измерить эту разницу, называемую «мерой дисперсии» или DM. DM сообщает астрономам, сколько свободных электронов находится между нами и пульсаром. Если DM выше, это означает, что либо пульсар находится дальше, либо межзвездная среда более плотная.
Это только один из факторов измерения магнитного поля Млечного Пути. Другой связан с электронной плотностью и магнитным полем межзвездной среды.
Пульсарные излучения часто поляризованы, и когда поляризованный свет проходит через плазму с магнитным полем, плоскость вращения вращается. Это называется вращением Фарадея или эффектом Фарадея. Радиотелескопы могут измерять это вращение, и оно называется Мера вращения Фарадея (RM). По словам доктора Соби, «это говорит нам о количестве свободных электронов и силе магнитного поля, параллельной линии визирования, а также о направлении сети. Чем больше абсолютное RM, тем больше электронов и / или большая напряженность поля из-за больших расстояний или к плоскости Галактики ».
Имея эти данные в руках, исследователи затем оценили среднюю напряженность магнитного поля Млечного Пути в направлении каждого пульсара в каталоге, разделив Меру вращения на Меру дисперсии. И вот как они создали карту. Каждое измерение пульсара - это одна точка на карте. Как сказал доктор Собей в журнале Space Magazine, «получение этих измерений для большого числа пульсаров (которые имеют измерения или оценки расстояния) позволяет нам реконструировать карту структуры галактической плотности электронов и магнитного поля в 3-D».
Так что хорошего в том, чтобы иметь карту магнитной структуры Млечного Пути в 3D?
Магнитное поле галактики влияет на все виды астрофизических процессов в различных масштабах силы и расстояния.
Магнитное поле формирует путь, по которому следуют космические лучи. Поэтому, когда астрономы изучают отдаленный источник космических лучей, например, активное галактическое ядро (AGN), знание силы магнитного поля может помочь им понять их объект исследования.
Магнитное поле галактики также играет роль в формировании звезд. Хотя эффект не до конца понятен, сила магнитного поля может влиять на молекулярные облака. Собей сказал UT: «В меньших масштабах (порядка парсеков) магнитные поля играют роль в формировании звезд, при этом слишком слабое или сильное поле в молекулярном облаке, возможно, тормозит коллапс облака в звездную систему».
Этот новый каталог основан на наблюдениях 137 пульсаров в северном небе. Авторы говорят, что их каталог «повышает точность существующих измерений РМ в среднем в 20 раз». Они также говорят: «В целом, наш первоначальный низкочастотный каталог предоставляет ценную информацию о трехмерной структуре галактического магнитного поля».
Но доктор Соби еще не закончил составлять карту напряженности магнитного поля Млечного Пути. Сейчас она использует австралийский массив Murchison Widefield Array для картирования магнитного поля на южном небе. И оба эти картографические усилия ведут к чему-то лучшему.
Самый большой в мире радиотелескоп сейчас находится в стадии планирования. Он называется Square Kilometer Array (SKA) и будет построен как в Австралии, так и в Южной Африке. Его приемные станции простираются на 3000 километров (1900 миль) от его центрального ядра. Его огромный размер и расстояние между приемниками дадут нам изображения с самым высоким разрешением во всей астрономии.
В своем блоге CSIRO доктор Соби сказал: «В будущем моя работа будет сосредоточена на том, чтобы развивать науку с помощью телескопа SKA, который в настоящее время вступает в финальную стадию фазы планирования. Одной из долгосрочных целей науки СКА является революция в нашем понимании нашей галактики, в том числе создание подробной карты структуры нашей галактики (что сложно, потому что мы находимся внутри нее!), Особенно ее магнитного поля ».
Магнитному полю Млечного Пути некуда будет спрятаться.
Больше:
- Пресс-релиз: составление карты магнитного поля нашей галактики
- Исследовательская статья: Низкочастотные измерения фарадеевского вращения в направлении пульсаров с использованием LOFAR: исследование магнитного поля галактического гало 3D
- Интерактивная карта LOFAR
