Спасибо ученым из Института Макса Планка и международной команде радиоастрономов за невероятно подробную новую карту магнитных полей нашей галактики! Эта уникальная карта всего неба превзошла своих предшественников и дает нам представление о структуре магнитного поля Млечного Пути за пределами всего, что до сих пор видели. Что такого особенного в этом? Это показывает нам качество, известное как глубина Фарадея - концепция, которая работает по определенной линии обзора. Для построения карты были собраны данные 41 000 измерений, полученных с помощью новой методики реконструкции изображений. Теперь мы можем видеть не только основную структуру галактических полей, но и менее очевидные особенности, такие как турбулентность в галактическом газе.
Итак, что конкретно означает новая карта такого рода? Все галактики обладают магнитными полями, но их источник - загадка. На данный момент мы можем только догадываться, что они происходят из-за динамо-процессов ... где механическая энергия преобразуется в магнитную энергию. Этот тип творения совершенно нормален и происходит здесь, на Земле, на Солнце, и даже в меньших масштабах, как радио с ручным управлением или фонарик Фарадея! Показывая нам, где структуры магнитного поля встречаются в Млечном Пути, мы можем лучше понять галактические динамо.
За последние полтора столетия мы знали о вращении Фарадея, и ученые используют его для измерения космических магнитных полей. Это действие происходит, когда поляризованный свет проходит через намагниченную среду и плоскость поляризации вращается. Величина поворота зависит от силы и направления магнитного поля. Наблюдая за вращением, мы можем далее понять свойства промежуточных магнитных полей. Радиоастрономы собирают и исследуют поляризованный свет от отдаленных радиоисточников, проходящих через нашу галактику на пути к нам. Эффект Фарадея может быть оценен путем измерения поляризации источника на различных частотах. Однако эти измерения могут рассказать нам только об одном пути через Млечный путь. Чтобы увидеть вещи в целом, нужно знать, сколько источников разбросано по видимому небу. Именно здесь международная группа радиоастрономов сыграла важную роль. Они доказали данные из 26 различных проектов, которые дали в общей сложности 41 300 точных источников - в среднем около одного радиоисточника на квадратный градус неба.
Хотя это звучит как огромное количество информации, на самом деле этого недостаточно. Есть огромные области, особенно на южном небе, где существует только несколько измерений. Из-за этого недостатка данных нам приходится интерполировать существующие точки данных, и это создает свои собственные проблемы. Во-первых, точность варьируется, и более точные измерения должны помочь. Кроме того, астрономы не совсем уверены в том, насколько надежным может быть одно измерение, - они просто должны высказать предположение, основываясь на имеющейся у них информации. Тем не менее, существуют другие проблемы. Существуют неопределенности измерений из-за сложной природы процесса. Небольшая ошибка может увеличиться в десять раз, и это может привести к запутыванию карты, если ее не исправить. Чтобы помочь решить эти проблемы, ученые MPA разработали новый алгоритм захвата изображения, названный «расширенный критический фильтр». При создании команда использует инструменты, предоставляемые новой дисциплиной, известной как теория информационного поля - мощный инструмент, который объединяет логические и статистические методы с прикладными полями и сопоставляет их с неточной информацией. Эта новая работа является захватывающей, потому что она также может быть применена к другим объектам обработки изображений и обработки сигналов в альтернативных научных областях.
«Помимо подробной карты глубины Фарадея (рис. 1), алгоритм предоставляет карту неопределенностей (рис. 2). Особенно в галактическом диске и в менее хорошо наблюдаемой области вокруг южного небесного полюса (нижний правый квадрант) неопределенности значительно выше ». говорит команда. «Чтобы лучше подчеркнуть структуры в галактическом магнитном поле, на рисунке 3 (выше) эффект галактического диска был удален, чтобы более слабые элементы над и под галактическим диском были более заметными. Это показывает не только заметную горизонтальную полосу газового диска нашего Млечного Пути в середине изображения, но также и то, что направления магнитного поля кажутся противоположными над и под диском. Аналогичное изменение направления также имеет место между левой и правой сторонами изображения, с одной стороны центра Млечного Пути на другую ».
Хорошая новость заключается в том, что теория галактического динамо, кажется, на высоте Он предсказал симметричные структуры, и новая карта отражает это. В этой проекции магнитные поля выстроены параллельно плоскости галактического диска по спирали. Это направление противоположно выше и ниже диска, и наблюдаемые симметрии на карте Фарадея возникают из нашего местоположения в галактическом диске. Здесь мы видим как большие, так и маленькие структуры, связанные с турбулентными, динамическими газовыми структурами Млечного Пути. У этого нового алгоритма карты есть и отличный побочный эффект ... он характеризует распределение этих структур по размерам. Более крупные являются более определенными, чем более мелкие, что нормально для турбулентных систем. Затем этот спектр можно сопоставить с компьютерными моделями динамики, что позволяет проводить сложные испытания моделей галактических динамо.
Эта невероятная новая карта - больше, чем просто еще одно симпатичное лицо в астрономии. Предоставляя информацию о внегалактических магнитных полях, мы позволяем проектам радиотелескопов, таким как LOFAR, eVLA, ASKAP, Meerkat и SKA, подняться на новую высоту. С этим придет еще больше обновлений к небу Фарадея и раскроет тайну происхождения галактических магнитных полей.
Оригинальная история Источник: Max Planck Institut для выпуска новостей астрофизики. Для дальнейшего чтения: улучшенная карта галактического неба Фарадея ». Скачать карту ЗДЕСЬ.
