Упоминание о магнитных полях космического масштаба все еще, вероятно, встречается с неудобной тишиной в некоторых астрономических кругах - и после небольшой перестановки ног и прочистки горла обсуждение будет перенесено на более безопасные темы. Они, вероятно, действительно играют роль в эволюции галактик, если не в образовании галактик, и, безусловно, являются особенностью межзвездной среды и межгалактической среды.
Ожидается, что следующее поколение радиотелескопов, таких как LOFAR (Низкочастотный массив) и SKA (Квадратный километраж), позволит отобразить эти поля с беспрецедентной детализацией - даже если окажется, что космические магнитные поля играть только тривиальную роль в крупномасштабной космологии - это, по крайней мере, стоит посмотреть.
На звездном уровне магнитные поля играют ключевую роль в формировании звезды, позволяя протозвезде разгрузить момент импульса. По существу, вращение протозвезды замедляется магнитным сопротивлением окружающего аккреционного диска, что позволяет протозвезде продолжать рисовать в большей массе, не разворачиваясь.
На галактическом уровне аккреционные диски вокруг черных дыр звездного размера создают струи, которые впрыскивают горячий ионизированный материал в межзвездную среду, в то время как центральные сверхмассивные черные дыры могут создавать струи, которые впрыскивают такой материал в межгалактическую среду.
Внутри галактик «затравочные» магнитные поля могут возникать из-за турбулентного потока ионизированного материала, возможно, в дальнейшем вызванного взрывами сверхновых. В дисковых галактиках такие начальные поля могут быть затем усилены динамо-эффектом, возникающим при втягивании во вращательный поток всей галактики. Такие магнитные поля в галактическом масштабе часто видны, образуя спиральные структуры поперек дисковой галактики, а также демонстрируя некоторую вертикальную структуру внутри галактического гало.
Подобные семенные поля могут возникать в межгалактической среде или, по крайней мере, внутрикластерной среде. Не ясно, будут ли большие пустоты между галактическими скоплениями содержать достаточную плотность заряженных частиц для создания значительных магнитных полей.
Семенные поля во внутрикластерной среде могут усиливаться за счет некоторой степени турбулентного потока, вызванного сверхмассивными струями черных дыр, но при отсутствии дополнительных данных мы можем предположить, что такие поля могут быть более рассеянными и дезорганизованными, чем те, которые наблюдаются в галактиках.
Сила внутрикластерных магнитных полей составляет в среднем около 3 х 10-6 Гаусс (G), что немного. Магнитные поля Земли составляют в среднем около 0,5 Гс, а магнит холодильника - около 50 Гс. Тем не менее, эти внутрикластерные поля дают возможность проследить прошлые взаимодействия между галактиками или скоплениями (например, столкновения или слияния) - и, возможно, определить, какую роль сыграли магнитные поля. в ранней вселенной, особенно в отношении образования первых звезд и галактик.
Магнитные поля могут быть косвенно идентифицированы с помощью различных явлений:
• Оптический свет частично поляризован присутствием пылевых частиц, которые притягиваются магнитным полем в определенную ориентацию, а затем пропускают свет только в определенной плоскости.
• В большем масштабе вращение Фарадея вступает в игру, когда плоскость уже поляризованного света вращается в присутствии магнитного поля.
• Существует также зеемановское расщепление, при котором спектральные линии, которые обычно идентифицируют присутствие таких элементов, как водород, могут расщепляться в свете, прошедшем через магнитное поле.
Широкий угол обзора всего неба источников синхротронного излучения (например, пульсаров и блазаров) позволяет измерять сетку точек данных, которые могут подвергаться вращению Фарадея из-за магнитных полей в межгалактическом или внутрикластерном масштабе. Ожидается, что высокое разрешение, предлагаемое СКА, позволит наблюдать магнитные поля в ранней Вселенной до красного смещения около z = 5, что дает вам представление о Вселенной, как это было около 12 миллиардов лет назад.
Дальнейшее чтение: Бек Р. Космические магнитные поля: наблюдения и перспективы.
