Melkevejsgalaksen har sit eget magnetfelt. Det er ekstremt svagt sammenlignet med Jordens; faktisk tusinder af gange svagere. Men astronomer vil vide mere om det på grund af hvad det kan fortælle os om stjernedannelse, kosmiske stråler og en række andre astrofysiske processer.
Et team af astronomer fra Curtin University i Australien og CSIRO (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization) har undersøgt Mælkevejens magnetfelt, og de har offentliggjort den mest omfattende katalog over målinger af Mælkevejens magnetfelt i 3D.
Papiret har titlen "Lavfrekvente Faraday-rotationsmål mod pulsarer ved hjælp af LOFAR: sondering af det 3D-galaktiske halo-magnetfelt." Det blev offentliggjort i månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society i april 2019. Hovedforfatteren er Dr. Charlotte Sobey, et universitetsmedarbejder ved Curtin University. Holdet inkluderer forskere fra Canada, Europa og Sydafrika.
Holdet arbejdede med LOFAR eller Low-Frequency Array, et europæisk radioteleskop. LOFAR fungerer i radiofrekvenser under 250 MHz og består af mange antenner spredt over et 1500 km område i Europa med sin kerne i Holland.
Holdet samlet det hittil største katalog over magnetfeltstyrker og retninger mod pulsarer. Med disse data i hånden var de i stand til at estimere Mælkevejens faldende feltstyrke med afstand fra planet til galaksen, hvor spiralarme er.
I en pressemeddelelse sagde hovedforfatter Sobey ”Vi brugte pulsarer til effektivt at undersøge Galaxy's magnetfelt i 3D. Pulsarer distribueres over Mælkevejen, og det mellemliggende materiale i Galaxy påvirker deres radiobølgeemission. ”
Frie elektroner og magnetfeltet i vores Galaxy mellem pulsaren og os påvirker radiobølgerne, der udsendes af pulsarerne. I en e-mail-samtale med Dr. Sobey fortalte hun os, "Selvom disse effekter skal rettes for at studere pulsarsignaler, er de virkelig nyttige til at give oplysninger om vores Galaxy, som det ikke ville være muligt at få på anden måde."
Når pulsars radiobølger rejser gennem galaksen, er de udsat for en effekt kaldet spredning på grund af mellemliggende frie elektroner. Dette betyder, at radiobølger med højere frekvens ankommer hurtigere end bølger med lavere frekvens. Data fra LOFAR giver astronomer mulighed for at måle denne forskel, kaldet "spredningsmåling" eller DM. DM fortæller astronomer, hvor mange gratis elektroner der er mellem os og pulsaren. Hvis DM er højere, betyder det, at enten pulsaren er længere væk, eller det interstellære medium er tættere.
Det er bare en af faktorerne i måling af Mælkevejens magnetfelt. Den anden involverer elektrondensitet og det magnetiske felt for det interstellære medium.
Pulsaremissioner er ofte polariserede, og når polariseret lys bevæger sig gennem et plasma med et magnetfelt, roterer rotationsplanet. Det kaldes Faraday Rotation eller Faraday Effect. Radioteleskoper kan måle denne rotation, og det kaldes Faraday Rotation measure (RM). Ifølge Dr. Sobey, “Dette fortæller os antallet af frie elektroner og styrken af det magnetiske felt parallelt med sigtelinien såvel som netretningen. Jo større den absolutte RM betyder flere elektroner og / eller større feltstyrker på grund af større afstande eller mod Galaxy's plan. ”
Med disse data i hånden estimerede forskerne derefter den gennemsnitlige magnetfeltstyrke på Mælkevejen mod hver pulsar i kataloget ved at dele Rotationsmåling med dispersionsmål. Og sådan skabte de kortet. Hver enkelt pulsarmåling er et punkt på kortet. Som Dr. Sobey fortalte Space Magazine, "At opnå disse målinger for et stort antal pulsarer (som har afstandsmålinger eller estimater) giver os mulighed for at rekonstruere et kort over strukturen af den galaktiske elektrondensitet og magnetfelt i 3D."
Så hvad gør det ved at have et kort over Mælkevejens magnetiske struktur i 3D?
Galaxens magnetiske felt påvirker alle former for astrofysiske processer på tværs af forskellige styrke- og afstandsskalaer.
Magnetfeltet former stien, som kosmiske stråler følger. Så når astronomer studerer en fjern kilde til kosmiske stråler, som en aktiv galaktisk kerne (AGN), kan det at kende styrken i magnetfeltet hjælpe dem med at forstå deres studium.
Galaxens magnetiske felt spiller også en rolle i stjernedannelse. Selvom effekten ikke er fuldt ud forstået, kan styrken af et magnetfelt påvirke molekylære skyer. Sobey sagde til UT, "I mindre skalaer (i rækkefølge af parsecs) spiller magnetiske felter en rolle i stjernedannelse, med et for svagt eller stærkt felt i en molekylær sky muligvis hæmmer sammenbrud af en sky i et stjernesystem."
Denne nye katalog er baseret på observationer af 137 pulsarer på den nordlige himmel. Forfatterne siger, at deres katalog "forbedrer nøjagtigheden af eksisterende RM-målinger i gennemsnit med en faktor på 20 ..." De siger også "Overordnet giver vores oprindelige lavfrekvenskatalog værdifulde oplysninger om 3D-strukturen i det galaktiske magnetfelt."
Men Dr. Sobey er endnu ikke færdig med at kortlægge Mælkevejens magnetfeltstyrke. Hun bruger nu Australiens Murchison Widefield Array til at kortlægge magnetfeltet i den sydlige himmel. Og begge disse kortlægningsbestræbelser fører op til noget bedre.
Verdens største radioteleskop er nu i planlægningsfasen. Det kaldes Square Kilometre Array (SKA) og det vil blive bygget i både Australien og Sydafrika. Dens modtagestationer strækker sig til 3.000 kilometer (1900 miles) fra dens centrale kerne. Dens massive størrelse og afstand mellem modtagere vil give os vores billeder i højeste opløsning inden for al astronomi.
I et CSIRO-blogindlæg sagde Dr. Sobey ”Mit arbejde i fremtiden vil fokusere på at bygge mod at gøre videnskab med SKA-teleskopet, der i øjeblikket er ved at gå ind i de sidste faser af planlægningsfasen. Et langsigtet mål for SKA-videnskaben er at revolutionere vores forståelse af vores galakse, herunder at fremstille et detaljeret kort over vores galakas struktur (hvilket er vanskeligt, fordi vi er placeret inde i det!), Især dets magnetfelt. ”
Mælkevejenes magnetfelt har ingen steder at gemme sig.
Mere:
- Pressemeddelelse: Kortlægger vores galakses magnetfelt
- Forskning Paper: Lavfrekvente Faraday-rotationsmål mod pulsarer ved hjælp af LOFAR: sondering af det 3D-galaktiske halo-magnetfelt
- Interaktivt LOFAR-kort
