Magnetiniai laukai yra pagrindinė visatos dalis. Jie valdo, kaip mažos dalelės – planetų, žvaigždžių ir galiausiai galaktikų statybiniai blokai – juda erdvėje.
Vis dar nežinome, kaip visatoje atsirado magnetiniai laukai, bet žinome, kad jų yra visur. Pati Žemė turi magnetinį lauką, į kurį reaguoja ir migruojantys paukščiai.
Naudodami radijo teleskopus astronomai gali naudoti tolimų galaktikų šviesą, kad apšviestų šias kitaip nematomas erdves.
Mūsų tyrime, paskelbtame šiandien Australijos astronomijos draugijos leidiniaipanaudojome galingiausią Australijos radijo teleskopą, kad sukurtume didžiausią ir detaliausią kada nors sukurtą kosminių magnetinių laukų žemėlapį.
Milžiniškos baterijos, valdančios galaktikas
Magnetiniai laukai visatoje labai skiriasi. Itin tankūs objektai, tokie kaip neutroninės žvaigždės ir juodosios skylės, turi tūkstančius milijardų kartų stipresnius magnetinius laukus nei Žemės.
Erdvėje tarp žvaigždžių mes taip pat išmatavome magnetinius laukus milijonus kartų silpnesnis nei Žemės. Nepaisant jų silpnumo, žinome, kad šie laukai yra nepaprastai svarbūs kontroliuojant galaktikų vystymąsi. Jos veikia kaip milžiniškos baterijos ir kaupia didžiulius energijos kiekius, sulėtindamos ar net užkirsdamos kelią naujų žvaigždžių formavimuisi.
Bet mums magnetiniai laukai yra nematomi. Norėdami juos rasti erdvėje, astronomai naudoja tik tolimų žvaigždžių ir galaktikų šviesą. Taip yra todėl, kad šviesa yra elektrinių ir magnetinių laukų banga (iš čia ir gavo savo pavadinimą „elektromagnetinis spektras“).
Kai šviesa keliauja per visatą, ji sąveikauja su bet kokiais magnetiniais laukais, per kuriuos ji praeina. Tai pakeis šviesos bangavimo kryptį – tai vadiname „poliarizacija“. Taigi, šviesa, banguojanti aukštyn ir žemyn, turi skirtingą poliarizaciją nei šviesos bangavimas iš vienos pusės į kitą.
Astronomai gali pagauti šią poliarizaciją, ypač žiūrėdami į dangų radijo bangomis, kurios yra elektromagnetinio spektro dalis.
Matyti nematomą
Australijos teleskopai buvo radijo astronomijos ir magnetinių laukų aptikimo priešakyje nuo pat pirmojo aptikimo.
Murriyang, CSIRO Parkes radijo teleskopas, pirmasis aptiko magnetinių laukų šviesos poliarizaciją už Žemės ribų 1962 m.
Nuo tada astronomai stengėsi rasti vis daugiau šaltinių, rodančių mums šią kintančią šviesą. Atlikę pakankamai matavimų, galime sukurti visatos magnetinių laukų žemėlapį.
frameborder=”0″ enable=”pagreičio matuoklis; automatinis paleidimas; iškarpinė-rašyti; šifruota laikmena; giroskopas; vaizdas vaizde; web-share” referrerpolicy=”strict-origin-when-cross-origin” allowfullscreen>Kiekvienas žemėlapio taškas yra mūsų teleskopo aptiktas objektas, o objekto šviesa apšvietė magnetinius laukus tarp mūsų ir to tolimo šaltinio. Kuo daugiau šaltinių aptinkame, tuo mūsų žemėlapis tampa išsamesnis.
Paskutinis didelis magnetinių laukų žemėlapis buvo sudarytas 2009 m. Per pastaruosius 17 metų jis nematė tikrojo įpėdinio, o tai ribojo astronomų ieškomų užklausų gylį ir apimtį.
Įvairiose visatos srityse, įskaitant mūsų Paukščių Tako galaktiką, dar turime suprasti visą kosminių magnetinių laukų stiprumą ir struktūrą.
Mes ne tik nežinome, kaip jie atsirado, bet ir kaip jie pasikeitė laikui bėgant po Didžiojo sprogimo.
Norėdami pradėti spręsti šias problemas, mums reikia naujos klasės radijo teleskopo.
Teleskopas, sukurtas greitumui
Radijo astronomija šiuo metu išgyvena revoliuciją, nes Pietų Afrikoje ir Australijoje statoma SKA observatorija.
Rengiantis, visame pasaulyje jau veikia teleskopų karta, žinoma kaip SKA pirmtakai ir kelio ieškikliai.
ASKAP radijo teleskopas yra vienas iš šių pirmtakų. Įsikūręs Inyarrimanha Ilgari Bundara, CSIRO Murchison radijo astronomijos observatorijoje Wajarri Yamaji šalyje Vakarų Australijoje, jį sudaro 36 12 metrų indai. Kiekvienas iš šių patiekalų vienu metu gali matyti didžiulę dangaus atkarpą, todėl astronomai gali matyti itin platų visatos vaizdą.
Pavyzdinis projektas, skirtas sukurti Visatos magnetinių laukų žemėlapį, yra žinomas kaip Visatos magnetizmo poliarizacijos dangaus tyrimas (POSSUM).
Ruošdamasi jam, teleskopo komanda parengė Rapid ASKAP Continuum Surveys (RACS). Tai tarsi visatos atlaso kūrimas.
Naujausios šių tyrimų versijos nustatė beveik 4 milijonus tolimų galaktikų, iš kurių apie 2 milijonai niekada nebuvo matyti.
Magnetinis dangus
Mūsų naujas žemėlapis, pavadintas SPICE-RACS, buvo sukurtas bendradarbiaujant dviem apklausos komandoms.
Mūsų tikslas buvo pažvelgti į kiekvieną RACS rastą galaktiką ir stebėti magnetinių laukų sukeltos kintančios poliarizacijos požymius. Naudodami naujausią tyrimo versiją radome 350 000 galaktikų iš pradinių 4 mln., kurias galėtume panaudoti.
Mūsų šaltinių kolekcija yra beveik dešimt kartų didesnė nei ankstesnė didžiausia ir penkis kartus didesnė už visus kada nors atliktus stebėjimus kartu.
Dėl to gavome didžiausią ir išsamiausią žemėlapį iki šiol.
Žemėlapyje yra raudonos spalvos, rodančios į mus nukreiptus magnetinius laukus, o mėlyna nukreipta tolyn, kaip kompaso šiaurė ir pietūs.
Dauguma besisukančių ir burbuliuojančių struktūrų, kurias matome, yra iš mūsų pačių Paukščių Tako galaktikos. Smulkiose žemėlapio detalėse yra parašai iš dar tolimesnių visatos dalių.
Susiję: Mokslininkai atskleidžia seniausią kada nors sukurtą naktinio dangaus žemėlapį
Naujasis žemėlapis jau įgalina naują mokslą visame pasaulyje, o duomenys yra viešai prieinami mokslinių tyrimų bendruomenei internete.
Ateityje planuojame sujungti visas RACS versijas, kad sukurtume dar didesnį ir išsamesnį žemėlapį.
Tuo tarpu tikimasi, kad POSSUM projektas stebėjimus baigs iki 2030 m. Šio tyrimo ryškesnis magnetinis žemėlapis atvers naują langą į tolimus kosminius magnetinius laukus ir leis mums pažvelgti į visatos istoriją.
Alec Thomson, SKA-Low Commissioning Scientist, Square Kilometer Array observatorija; ir filialas, kosmosas ir astronomija, CSIRO
Šis straipsnis iš naujo paskelbtas iš The Conversation pagal Creative Commons licenciją. Skaitykite originalų straipsnį.
