Mapowanie pola magnetycznego Drogi Mlecznej w 3D

Wszyscy znamy koncepcję pola magnetycznego Ziemi. Okazuje się, że większość obiektów w kosmosie posiada pola magnetyczne, jednak bardzo trudno je zmierzyć. Astronomowie opracowali genialną metodę pomiaru pola magnetycznego Drogi Mlecznej przy użyciu spolaryzowanego światła pochodzącego z ziaren pyłu międzygwiazdowego, które pokrywają się z liniami pola magnetycznego. Nowe badanie rozpoczęło proces mapowania i sporządziło mapę obszaru odpowiadającego 15-krotności pełni księżyca.

Wiele osób pamięta eksperymenty, które przeprowadził w szkole, używając opiłków żelaza i prętów magnetycznych do wykrywania ich pola magnetycznego. Uchwycenie pola magnetycznego Drogi Mlecznej nie jest łatwe. Nowa metoda pomiaru pola opiera się na małych ziarnach pyłu, które przenikają przestrzeń międzygwiazdową.

Ziarna pyłu mają wielkość zbliżoną do cząstek dymu, ale nie są kuliste. Podobnie jak łódź zamieniająca się w prąd, długa oś cząstek pyłu ma tendencję do wyrównywania się z lokalnym polem magnetycznym. Kiedy to robią, emitują poświatę o tej samej częstotliwości, co kosmiczne promieniowanie tła, na które zwracają uwagę astronomowie.

Cząsteczki nie tylko świecą, ale także pochłaniają przechodzące przez nie światło gwiazd, podobnie jak filtry polaryzacyjne. Polaryzacja światła jest znana fotografom, którzy mogą używać filtrów polaryzacyjnych do przyciemniania nieba i kontrolowania odbić. Zjawisko polaryzacji odnosi się do propagacji światła. Poruszając się w ośrodku, przenosi energię z jednego miejsca do drugiego, ale po drodze wykazuje właściwości falowe.

Natura fal polega na naprzemiennych przemieszczeniach ośrodka, w którym się przemieszczają (wyobraźmy sobie falę w wodzie). Przemieszczenie nie zawsze jest takie samo jak kierunek jazdy; Czasem jest równoległy, czasem prostopadły. W polaryzacji przemieszczenie jest ograniczone tylko do jednego kierunku.

W cząstkach przestrzeni międzygwiazdowej właściwości polaryzacyjne wychwytują pole magnetyczne i polaryzują przechodzące przez nie światło, ujawniając szczegóły pola magnetycznego. Podobnie jak na Ziemi, linie pola magnetycznego mają kluczowe znaczenie dla ewolucji galaktyk. Regulują powstawanie gwiazd, kształtują strukturę galaktyki i podobnie jak gigantyczne rzeki galaktyczne kształtują i kierują przepływem gazu wokół galaktyki.

Aby rozpocząć proces, naukowcy z Międzyuczelnianego Instytutu Wysokich Energii w Belgii wykorzystali badanie PASIPHAE – będące wynikiem międzynarodowej współpracy badającej pole magnetyczne polaryzacji w pyle międzygwiazdowym. Zmierzyli polaryzację ponad 1500 gwiazd pokrywających obszar nieba nie większy niż 15 razy większy od księżyca w pełni.

Następnie zespół wykorzystał dane z satelity astrometrycznego Gaia i nowy algorytm do mapowania pól magnetycznych galaktyki w tej części nieba. Badanie jest opublikowany W magazynie Astronomia i astrofizyka.

Po raz pierwszy w jakimkolwiek projekcie na dużą skalę podjęto próbę zmapowania pola grawitacyjnego Drogi Mlecznej. Ukończenie całego mapowania zajmie trochę czasu, ale po ukończeniu zapewni doskonały wgląd nie tylko w pole magnetyczne galaktyk, ale także ewolucję galaktyk we wszechświecie.