Helisk magnetfelt, der omvikler molekylær sky i Orion. Billedkredit: NRAO / AUI / NSF Klik for større billede
Astronomer meddelte i dag (torsdag, 12. januar), hvad der kan være den første opdagelse af et spiralformet magnetfelt i det interstellare rum, snoet som en slange omkring en gassky i stjernebilledet Orion.
”Du kan tænke på denne struktur som en kæmpe, magnetisk Slinky pakket rundt om en lang, fingerlignende interstellar sky,” sagde Timothy Robishaw, en kandidatstuderende i astronomi ved University of California, Berkeley. ”Magnetfeltlinjerne er som strakte gummibånd; spændingen presser skyen i sin trådformede form. ”
Astronomer har længe håbet på at finde specifikke tilfælde, hvor magnetiske kræfter direkte påvirker formen på interstellare skyer, men ifølge Robishaw har "teleskoper bare ikke været op til opgaven ... indtil nu."
Resultaterne giver det første bevis på magnetfeltstrukturen omkring en filamentær formet interstellar sky, kendt som Orion Molecular Cloud.
Dagens meddelelse af Robishaw og Carl Heiles, UC Berkeley professor i astronomi, blev fremsat under en præsentation på American Astronomical Society-mødet i Washington, D.C.
Interstellære molekylære skyer er fødesteder for stjerner, og Orion Molecular Cloud indeholder to sådanne stjerneskoleplanter - den ene i bæltet og den anden i sværdet i Orion-stjernebilledet. Interstellare skyer er tætte områder, der er indlejret i et ydre medium med meget lavere densitet, men de "tætte" interstellare skyer er efter jordens standarder et perfekt vakuum. I kombination med magnetiske kræfter er det den store størrelse af disse skyer, der giver tyngdekraft nok til at trække dem sammen for at skabe stjerner.
Astronomer har i nogen tid kendt, at mange molekylære skyer er filamentære strukturer, hvis form formodes at være skulptureret af en balance mellem tyngdekraften og magnetiske felter. Når de fremstiller teoretiske modeller af disse skyer, har de fleste astrofysikere behandlet dem som kugler snarere end fingerlignende filamenter. En teoretisk behandling offentliggjort i 2000 af Drs. Jason Fiege og Ralph Pudritz fra McMaster University foreslog, at når filamentære molekylære skyer behandles korrekt, skulle de have et spiralformet magnetfelt omkring skyens lange akse. Dette er den første observationsbekræftelse af denne teori.
"Måling af magnetfelter i rummet er en meget vanskelig opgave," sagde Robishaw, "fordi feltet i det interstellare rum er meget svagt, og fordi der er systematiske måleeffekter, der kan give fejlagtige resultater."
Signaturet på et magnetfelt, der peger mod eller væk fra Jorden, er kendt som Zeeman-effekten og ses som opdelingen af en radiofrekvenslinie.
”En analogi ville være, når du scanner radioskiven, og du får den samme station adskilt med et lille tomt rum,” forklarede Robishaw. ”Størrelsen på det tomme rum er direkte proportionalt med styrken af magnetfeltet på det sted i rummet, hvor stationen udsendes.”
I dette tilfælde udsendes signalet ved 1420 MHz på radioskiven med interstellært brint - det enkleste og mest rigelige atom i universet. Senderen er placeret 1750 lysår væk i Orion-stjernebilledet.
Antennen, der modtog disse radiosendinger, er National Science Foundation's Green Bank Telescope (GBT), der drives af National Radio Astronomy Observatory. Teleskopet, 148 meter (485 fod) højt og med en skål 100 meter (300 fod) i diameter, er placeret i West Virginia, hvor 13.000 kvadrat miles er afsat til National Radio Quiet Zone. Dette gør det muligt for radioastronomer at observere radiobølger, der kommer fra rummet uden indblanding fra menneskeskabte signaler.
Ved hjælp af GBT observerede Robishaw og Heiles radiobølger langs skiver over Orion Molecular Cloud og fandt, at magnetfeltet vendte retning og pegede mod Jorden på oversiden af skyen og væk fra det på bunden. De brugte tidligere observationer af stjernelys til at inspicere, hvordan magnetfeltet foran skyen er orienteret. (Der er ingen måde at få information om, hvad der sker bag skyen, da skyen er så tæt, at hverken optisk lys eller radiobølger kan trænge ind i det.) Da de kombinerede alle tilgængelige målinger, dukkede billedet op af et korkbesætningsmønster indpakket rundt om skyen .
”Disse resultater var utroligt spændende for mig af flere grunde,” sagde Robishaw. ”Der er det videnskabelige resultat af en spiralformet feltstruktur. Så er der den vellykkede måling: Denne type observationer er meget vanskelig, og det tog adskillige timer på teleskopet bare for at forstå, hvordan denne enorme skål reagerer på de polariserede radiobølger, der er underskriften på et magnetfelt. ”
Resultaterne af disse undersøgelser antydede Robishaw og Heiles, at GBT ikke kun er uden sidestykke blandt store radioteleskoper til måling af magnetfelter, men det er den eneste, der pålideligt kan registrere svage magnetfelter.
Heiles advarede om, at der er en mulig alternativ forklaring på den observerede magnetfeltstruktur: Feltet kan være viklet omkring skyens forside.
”Det er et meget tæt objekt,” sagde Heiles. ”Det ligger også i den udhulede skal af en meget stor chokbølge, der blev dannet, da mange stjerner eksploderede i den nærliggende konstellation Eridanus.”
Den chokbølge ville have båret magnetfeltet med sig, sagde han, ”indtil den nåede molekylskyen! Magnetfeltlinjerne ville blive strakt hen over skyens overflade og viklet omkring siderne. Underskrivelsen af en sådan konfiguration vil være meget lig den, vi ser nu. Det, der virkelig overbeviser os om, at dette er et spiralformet felt, er, at der ser ud til at være en konstant stigningsvinkel til feltlinjerne på tværs af skyen. ”
Situationen kan dog afklares ved yderligere forskning. Robishaw og Heiles planlægger at udvide deres målinger i denne sky og andre ved hjælp af GBT. De vil også samarbejde med canadiske kolleger for at bruge stjernelys til at måle marken på tværs af dette og andre skyer.
”Håbet er at give nok bevis til at forstå, hvad den rigtige struktur i dette magnetfelt er,” sagde Heiles. "En klar forståelse er afgørende for virkelig at forstå de processer, hvormed molekylære skyer danner stjerner i Mælkevejen.
Forskningen blev støttet af National Science Foundation.
