Uznanie dla naukowców z Maxa Plancka i międzynarodowego zespołu radioastronomów za niesamowicie szczegółową nową mapę pól magnetycznych naszej galaktyki! Ta wyjątkowa mapa całego nieba przekroczyła swoich poprzedników i daje nam wgląd w strukturę pola magnetycznego Drogi Mlecznej poza wszystko, co dotąd widzieliśmy. Co jest takiego specjalnego w tym? Pokazuje nam jakość znaną jako głębia Faradaya - koncepcja, która działa wzdłuż określonej linii wzroku. Aby skonstruować mapę, dane zostały scalone z 41 000 pomiarów zebranych z nowej techniki rekonstrukcji obrazu. Możemy teraz zobaczyć nie tylko główną strukturę pól galaktycznych, ale również mniej oczywiste cechy, takie jak turbulencje w gazie galaktycznym.
Co dokładnie oznacza nowa mapa tego rodzaju? Wszystkie galaktyki posiadają pola magnetyczne, ale ich źródło jest tajemnicą. Na razie możemy tylko zgadywać, że występują one w wyniku procesów dynamo… w których energia mechaniczna jest przekształcana w energię magnetyczną. Ten rodzaj stworzenia jest całkowicie normalny i dzieje się tutaj na Ziemi, Słońcu, a nawet na mniejszą skalę, jak radio napędzane korbą ręczną - lub latarka Faraday! Pokazując nam, gdzie występują struktury pola magnetycznego w Drodze Mlecznej, możemy lepiej zrozumieć dynamo galaktyczne.
Przez ostatnie półtora wieku wiedzieliśmy o rotacji Faradaya, a naukowcy używają jej do pomiaru kosmicznych pól magnetycznych. To działanie ma miejsce, gdy spolaryzowane światło przechodzi przez namagnesowane medium, a płaszczyzna polaryzacji obraca się. Wielkość obrotu zależy od siły i kierunku pola magnetycznego. Obserwując obrót, możemy lepiej zrozumieć właściwości pośrednich pól magnetycznych. Radio astronomowie zbierają i badają spolaryzowane światło z odległych źródeł radiowych przechodzących przez naszą galaktykę w drodze do nas. Efekt Faradaya można następnie ocenić, mierząc polaryzację źródła przy różnych częstotliwościach. Jednak pomiary te mogą nam powiedzieć tylko o jednej ścieżce Drogi Mlecznej. Aby widzieć rzeczy jako całość, trzeba wiedzieć, ile źródeł jest rozproszonych po widocznym niebie. W tym miejscu ważną rolę odegrała międzynarodowa grupa radioastronomów. Udowodnili dane z 26 różnych projektów, które dały w sumie 41 300 precyzyjnych źródeł - średnio około jednego źródła radiowego na stopień kwadratowy nieba.
Mimo, że brzmi to jak bogactwo informacji, to wciąż nie wystarczy. Istnieją ogromne obszary, szczególnie na południowym niebie, gdzie istnieje tylko kilka pomiarów. Z powodu tego braku danych musimy interpolować istniejące punkty danych, co stwarza własne problemy. Po pierwsze, dokładność jest różna i bardziej precyzyjne pomiary powinny pomóc. Ponadto astronomowie nie są pewni, jak wiarygodny może być pojedynczy pomiar - muszą jedynie zgadywać w oparciu o posiadane informacje. Nadal istnieją inne problemy. Istnieją niepewności pomiaru ze względu na złożony charakter procesu. Mały błąd może wzrosnąć dziesięciokrotnie, a jeśli nie zostanie poprawiony, może to spowodować zawinięcie mapy. Aby pomóc rozwiązać te problemy, naukowcy z MPA opracowali nowy algorytm do przechwytywania obrazów, nazwany „rozszerzonym filtrem krytycznym”. Podczas tworzenia zespół wykorzystuje narzędzia nowej dyscypliny zwanej teorią pól informacyjnych - potężne narzędzie, które łączy metody logiczne i statystyczne z zastosowanymi polami i zestawia je z niedokładnymi informacjami. Ta nowa praca jest ekscytująca, ponieważ można ją również zastosować w innych miejscach obrazowania i przetwarzania sygnałów w alternatywnych dziedzinach nauki.
„Oprócz szczegółowej mapy głębokości Faradaya (ryc. 1) algorytm zapewnia mapę niepewności (ryc. 2). Zwłaszcza w dysku galaktycznym i w mniej obserwowanym regionie wokół południowego bieguna niebieskiego (prawy dolny kwadrant) niepewności są znacznie większe. ” mówi zespół. „Aby lepiej podkreślić struktury galaktycznego pola magnetycznego, na rycinie 3 (powyżej) efekt dysku galaktycznego został usunięty, dzięki czemu słabsze cechy powyżej i poniżej dysku galaktycznego są bardziej widoczne. Ujawnia to nie tylko wyraźne poziome pasmo dysku gazowego naszej Drogi Mlecznej na środku obrazu, ale także to, że kierunki pola magnetycznego wydają się być przeciwne powyżej i poniżej dysku. Analogiczna zmiana kierunku zachodzi również między lewą i prawą stroną obrazu, z jednej strony środka Drogi Mlecznej na drugą. ”
Dobrą wiadomością jest to, że teoria galaktycznego dynama wydaje się być na miejscu. Przewiduje symetryczne struktury, a nowa mapa to odzwierciedla. W tej projekcji pola magnetyczne są ułożone równolegle do płaszczyzny dysku galaktycznego w spirali. Kierunek ten jest przeciwny powyżej i poniżej dysku, a obserwowane symetrie na mapie Faradaya powstają z naszej lokalizacji w dysku galaktycznym. Tutaj widzimy zarówno duże, jak i małe konstrukcje związane z burzliwymi, dynamicznymi strukturami gazowymi Drogi Mlecznej. Ten nowy algorytm mapy ma również świetną linię boczną… charakteryzuje rozkład wielkości tych struktur. Większe są bardziej ostateczne niż mniejsze, co jest normalne w przypadku systemów turbulentnych. Widmo to można następnie zestawić z komputerowymi modelami dynamiki - co pozwala na skomplikowane testowanie galaktycznych modeli dynamo.
Ta niesamowita nowa mapa to coś więcej niż kolejna ładna twarz w astronomii. Dostarczając informacji o pozagalaktycznych polach magnetycznych, umożliwiamy wznoszenie projektów radioteleskopów, takich jak LOFAR, eVLA, ASKAP, Meerkat i SKA. Dzięki temu pojawi się jeszcze więcej aktualizacji Nieba Faradaya i ujawni tajemnicę pochodzenia galaktycznych pól magnetycznych.
Źródło oryginalnej historii: Max Planck Institut for Astrophysics News Release. Do dalszej lektury: Ulepszona mapa galaktycznego nieba Faradaya ”. Pobierz mapę TUTAJ.
