Спиральное магнитное поле, окружающее молекулярное облако в Орионе. Изображение предоставлено: NRAO / AUI / NSF Нажмите для увеличения
Астрономы объявили сегодня (в четверг, 12 января), что может быть первым открытием спирального магнитного поля в межзвездном пространстве, свернутого, как змея, вокруг газового облака в созвездии Ориона.
«Вы можете думать об этой структуре как о гигантском магнитном Слинки, обернутом вокруг длинного межзвездного облака, похожего на пальцы», - сказал Тимоти Робишоу, аспирант по астрономии в Калифорнийском университете в Беркли. «Линии магнитного поля подобны натянутым резинкам; напряженность сжимает облако в его нитевидную форму ».
Астрономы долго надеялись найти конкретные случаи, когда магнитные силы непосредственно влияют на форму межзвездных облаков, но, по словам Робишоу, «телескопы просто не справились с этой задачей ... до сих пор».
Полученные данные являются первым доказательством структуры магнитного поля вокруг межзвездного облака в форме нитей, известного как молекулярное облако Ориона.
Сегодняшнее заявление Робишоу и Карла Хейлса, профессора астрономии Калифорнийского университета в Беркли, было сделано во время презентации на встрече Американского астрономического общества в Вашингтоне, округ Колумбия.
Межзвездные молекулярные облака являются местами рождения звезд, и Молекулярное Облако Ориона содержит два таких звездных питомника - один в поясе, а другой в мече созвездия Ориона. Межзвездные облака представляют собой плотные области, встроенные во внешнюю среду с гораздо меньшей плотностью, но «плотные» межзвездные облака, по земным меркам, представляют собой идеальный вакуум. В сочетании с магнитными силами большие размеры этих облаков создают достаточную гравитацию, чтобы объединить их в звезды.
Некоторое время астрономы знали, что многие молекулярные облака представляют собой нитевидные структуры, формы которых, как предполагается, формируются благодаря равновесию между силой гравитации и магнитными полями. При создании теоретических моделей этих облаков большинство астрофизиков рассматривали их как сферы, а не как нитевидные нити. Тем не менее, теоретическая обработка опубликована в 2000 году д-ра. Джейсон Фиг и Ральф Пудриц из Университета МакМастера предположили, что при правильном обращении нитевидные молекулярные облака должны демонстрировать спиральное магнитное поле вокруг длинной оси облака. Это первое наблюдательное подтверждение этой теории.
«Измерение магнитных полей в космосе является очень сложной задачей, - сказал Робишоу, - потому что поле в межзвездном пространстве очень слабое и потому что существуют систематические эффекты измерения, которые могут привести к ошибочным результатам».
Сигнатура магнитного поля, указывающего на Землю или от нее, называется эффектом Зеемана и наблюдается как расщепление радиочастотной линии.
«Аналогия может быть, когда вы сканируете радиодиски, и вы получаете ту же станцию, отделенную небольшим пустым пространством», - объяснил Робишоу. «Размер пустого пространства прямо пропорционален силе магнитного поля в месте в пространстве, где вещает станция».
В этом случае сигнал транслируется на частоте 1420 МГц по радиосвязи с помощью межзвездного водорода - самого простого и распространенного атома во вселенной. Передатчик находится на расстоянии 1750 световых лет в созвездии Ориона.
Антенна, которая принимала эти радиопередачи, - это телескоп «Зеленый банк» Национального научного фонда (GBT), управляемый Национальной радиоастрономической обсерваторией. Телескоп высотой 148 метров (485 футов) и тарелкой диаметром 100 метров (300 футов) расположен в Западной Вирджинии, где 13 000 квадратных миль выделены в качестве Национальной зоны тихого радио. Это позволяет радиоастрономам наблюдать радиоволны, приходящие из космоса, без помех от искусственных сигналов.
Используя GBT, Робишоу и Хейлс наблюдали радиоволны вдоль срезов через Молекулярное Облако Ориона и обнаружили, что магнитное поле изменило свое направление, указывая на Землю на верхней стороне облака и от нее на дно. Они использовали предыдущие наблюдения звездного света, чтобы проверить, как магнитное поле перед облаком ориентировано. (Невозможно получить информацию о том, что происходит за облаком, поскольку облако настолько плотно, что ни оптический свет, ни радиоволны не могут проникнуть в него.) Когда они объединили все доступные измерения, появилась картина штопора, обернутая вокруг облака ,
«Эти результаты были невероятно захватывающими для меня по ряду причин», - сказал Робишоу. «Это научный результат структуры спирального поля. Затем, есть успешное измерение: этот тип наблюдения очень труден, и на телескопе потребовались десятки часов, чтобы понять, как эта огромная тарелка реагирует на поляризованные радиоволны, которые являются признаком магнитного поля ».
Результаты этих исследований показали Робишоу и Хейлсу, что GBT не только не имеет аналогов среди больших радиотелескопов для измерения магнитных полей, но и является единственным, который может надежно обнаруживать слабые магнитные поля.
Хейлз предупредил, что существует одно возможное альтернативное объяснение наблюдаемой структуры магнитного поля: поле может быть обернуто вокруг фронта облака.
«Это очень плотный объект», - сказал Хайлс. «Это также случается в выдолбленной оболочке очень большой ударной волны, которая сформировалась, когда много звезд взорвалось в соседнем созвездии Эридана».
По его словам, эта ударная волна должна была нести магнитное поле, пока оно не достигло молекулярного облака! Линии магнитного поля растянулись бы по поверхности облака и обернулись вокруг сторон. Подпись такой конфигурации была бы очень похожа на то, что мы видим сейчас. Что действительно убеждает нас в том, что это спиральное поле, так это то, что, похоже, существует постоянный угол наклона к линиям поля по всей поверхности облака ».
Тем не менее, ситуация может быть выяснена путем дальнейших исследований. Робишоу и Хейлз планируют расширить свои измерения в этом облаке и других, используя GBT. Они также будут сотрудничать с канадскими коллегами, чтобы использовать звездный свет для измерения поля на поверхности этого и других облаков.
«Надежда состоит в том, чтобы предоставить достаточно доказательств, чтобы понять, какова истинная структура этого магнитного поля», - сказал Хайлс. «Ясное понимание необходимо для того, чтобы по-настоящему понять процессы, с помощью которых молекулярные облака образуют звезды в галактике Млечный путь».
Исследование было поддержано Национальным научным фондом.
