Kudos til forskerne ved Max Planck Institut og et internationalt team af radioastronomer for et utroligt detaljeret nyt kort over vores galakses magnetfelter! Dette unikke kort med alle himmel har overgået sine forgængere og giver os indsigt i magnetfeltstrukturen på Mælkevejen ud over alt, hvad der hidtil er set. Hvad er så specielt ved denne? Det viser os en kvalitet kendt som Faraday-dybde - et koncept, der fungerer langs en bestemt synslinie. For at konstruere kortet blev data smeltet fra 41.000 målinger indsamlet fra en ny billedrekonstruktionsteknik. Vi kan nu ikke kun se hovedstrukturen i galaktiske felter, men mindre tydelige træk som turbulens i galaktisk gas.
Så hvad betyder et nyt kort af denne art? Alle galakser besidder magnetiske felter, men deres kilde er et mysterium. I øjeblikket kan vi kun gætte, at de forekommer på grund af dynamo-processer ... hvor mekanisk energi omdannes til magnetisk energi. Denne type skabelse er helt normal og sker her på Jorden, Solen og endda i mindre skala som en håndknivdrevet radio - eller en Faraday lommelygte! Ved at vise os, hvor magnetfeltstrukturer forekommer i Mælkevejen, kan vi få en bedre forståelse af galaktiske dynamoer.
I det sidste halve århundrede har vi kendt Faraday-rotation, og forskere bruger det til at måle kosmiske magnetfelter. Denne handling sker, når polariseret lys går gennem et magnetiseret medium, og polarisationsplanet drejer. Drejemængden afhænger af magnetfeltets styrke og retning. Ved at observere rotationen kan vi yderligere forstå egenskaberne for de mellemliggende magnetfelter. Radioastronomer samler og undersøger det polariserede lys fra fjerne radiokilder, der passerer gennem vores galakse på vej til os. Faraday-effekten kan derefter bedømmes ved at måle kildepolarisationen ved forskellige frekvenser. Imidlertid kan disse målinger kun fortælle os om den ene sti gennem Mælkevejen. For at se tingene som helhed skal man vide, hvor mange kilder der er spredt over den synlige himmel. Det var her den internationale gruppe radioastronomer spillede en vigtig rolle. De beviste data fra 26 forskellige projekter, der gav en samlet sum af 41.300 pinpoint-kilder - i gennemsnit omkring en radiokilde pr. Kvadratgrad himmel.
Selvom det lyder som et væld af information, er det stadig ikke rigtig nok. Der er enorme områder, især på den sydlige himmel, hvor der kun er få målinger. På grund af denne mangel på data er vi nødt til at interpolere mellem eksisterende datapunkter, og det skaber egne problemer. For det første varierer nøjagtigheden, og mere præcise målinger skal hjælpe. Astronomer er heller ikke helt sikre på, hvor pålidelig en enkelt måling kan være - de er bare nødt til at tage deres bedste gæt ud fra hvilke oplysninger de har. Der er stadig andre problemer. Der er måleusikkerheder på grund af processens komplekse karakter. En lille fejl kan forøges ti gange, og dette kan konvolutter kortet, hvis det ikke korrigeres. For at hjælpe med at løse disse problemer udviklede forskere ved MPA en ny algoritme til billedfangst, kaldet ”det udvidede kritiske filter”. I sin oprettelse bruger teamet værktøjer, der leveres af den nye disciplin, kendt som informationsfeltteori - et kraftfuldt værktøj, der blander logiske og statistiske metoder til anvendte felter og stabler det op mod unøjagtige oplysninger. Dette nye arbejde er spændende, fordi det også kan anvendes til andre billeddannelses- og signalbehandlingssteder inden for forskellige videnskabelige områder.
”Foruden det detaljerede Faraday-dybdekort (fig. 1) giver algoritmen et kort over usikkerhederne (fig. 2). Især i den galaktiske disk og i det mindre godt observerede område omkring den sydlige himmelpol (kvadrant nederst til højre) er usikkerheden betydeligt større. ” siger holdet. ”For bedre at understrege strukturer i det galaktiske magnetfelt er i figur 3 (ovenfor) effekten af den galaktiske disk fjernet, så svagere funktioner over og under den galaktiske disk er mere synlige. Dette afslører ikke kun det iøjnefaldende horisontale bånd på gasskiven på vores Mælkevej midt i billedet, men også at magnetfeltretningerne ser ud til at være modsat over og under disken. En analog retningsændring finder også sted mellem venstre og højre side af billedet, fra den ene side af midten af Mælkevejen til den anden. ”
Den gode nyhed er, at den galaktiske dynamo-teori ser ud til at være stedet. Det har forudsagt symmetriske strukturer, og det nye kort afspejler det. I denne projektion er de magnetiske felter foret op parallelt med planet for den galaktiske skive i en spiral. Denne retning er modsat over og under disken, og de observerede symmetrier på Faraday-kortet stammer fra vores placering inden for den galaktiske disk. Her ser vi både store og små strukturer bundet med de turbulente, dynamiske Mælkevejs gasstrukturer. Denne nye kortalgoritme har også en stor sidelinie… den karakteriserer størrelsesfordelingen af disse strukturer. Større er mere definitive end mindre, hvilket er normalt for turbulente systemer. Dette spektrum kan derefter stables mod computermodeller af dynamik - hvilket muliggør kompliceret test af de galaktiske dynamomodeller.
Dette utrolige nye kort er mere end blot et andet smukt ansigt inden for astronomi. Ved at give information om ekstragalaktiske magnetfelter giver vi radioteleskopprojekter som LOFAR, eVLA, ASKAP, Meerkat og SKA mulighed for at stige til nye højder. Med dette kommer endnu flere opdateringer til Faraday Sky og afslører mysteriet om oprindelsen af galaktiske magnetfelter.
Original historiekilde: Max Planck Institut for Astrophysics nyhedsudgivelse. For yderligere læsning: Et forbedret kort over den galaktiske Faraday-himmel ”. Download kortet HER.
