לגלקסיית שביל החלב שדה מגנטי משלה. זה חלש מאוד בהשוואה לכדור הארץ; למעשה חלשים פי אלפים. אבל אסטרונומים רוצים לדעת יותר על זה בגלל מה שהוא יכול לספר לנו על היווצרות כוכבים, קרניים קוסמיות ושלל תהליכים אסטרופיזיים אחרים.
צוות אסטרונומים מאוניברסיטת קורטין באוסטרליה ו- CSIRO (ארגון המחקר המדעי והתעשייתי של חבר העמים) חקרו את השדה המגנטי של שביל החלב, והם פרסמו את קטלוג המדידות המקיף ביותר של השדה המגנטי של שביל החלב בתלת ממד.
העיתון נקרא "אמצעי סיבוב של פאראדיי בתדירות נמוכה לעבר פולסרים בעזרת LOFAR: בדיקת השדה המגנטי הגלקטי של ההילה התלת-ממדית." הוא פורסם בהודעות חודשיות של החברה המלכותית לאסטרונומיה באפריל 2019. הסופרת הראשית היא ד"ר שארלוט סוביי, חברה באוניברסיטה באוניברסיטת קרטין. הצוות כולל מדענים מקנדה, אירופה ודרום אפריקה.
הצוות עבד עם LOFAR, או מערך התדרים הנמוכים, טלסקופ רדיו אירופי. LOFAR עובד בתדרי רדיו מתחת ל -250 מגה הרץ ומורכב מאנטנות רבות המתפשטות על שטח של 1500 ק"מ באירופה, עם ליבו בהולנד.
הצוות הרכיב את הקטלוג הגדול ביותר עד כה על חוזקות וכיווני שדה מגנטי לכיוון פולסים. עם נתונים אלה בידם הם הצליחו להעריך את חוזק השדה היורד של שביל החלב עם המרחק ממישור הגלקסיה, שם נמצאות זרועות הספירלה.
בהודעה לעיתונות, הסופר הראשי סוביי אמר כי "השתמשנו בפולסים כדי לחקור ביעילות את השדה המגנטי של הגלקסיה בתלת מימד. פולסרים מופצים לאורך שביל החלב, והחומר המתערב בגלקסיה משפיע על פליטת גל הרדיו שלהם. "
אלקטרונים חופשיים והשדה המגנטי בגלקסיה שלנו בין הפולסר לנו, משפיעים על גלי הרדיו שנפלטים על ידי הפולסרים. בראיון למייל עם ד"ר סובי אמרה לנו, "למרות שצריך לתקן את האפקטים האלה כדי ללמוד את אותות הפולסרים, הם ממש מועילים לספק מידע על הגלקסיה שלנו שלא ניתן יהיה להשיג אחרת."
כאשר גלי הרדיו של הפולסאר עוברים בגלקסיה, הם נתונים לאפקט שנקרא פיזור, בגלל התערבות אלקטרונים חופשיים. משמעות הדבר היא כי גלי רדיו בתדירות גבוהה יותר מגיעים מוקדם יותר מאשר גלי תדרים נמוכים יותר. נתונים מ- LOFAR מאפשרים לאסטרונומים למדוד את ההבדל הזה, המכונה "מדד הפיזור" או DM. DM אומר לאסטרונומים כמה אלקטרונים בחינם נמצאים בינינו לבין פולסאר. אם ה- DM גבוה יותר, המשמעות היא שהפולסאר רחוק יותר, או שהמדיום הבין-כוכבי צפוף יותר.
זה רק אחד הגורמים למדידת השדה המגנטי של שביל החלב. האחר כולל צפיפות אלקטרונים והשדה המגנטי של המדיום הבין-כוכבי.
פליטת פולסאר לעתים קרובות מקוטבת, וכאשר אור מקוטב עובר בפלזמה עם שדה מגנטי, מישור הסיבוב מסתובב. זה נקרא סיבוב פאראדיי או אפקט פאראדיי. טלסקופים רדיו יכולים למדוד את הסיבוב הזה, וזה נקרא Faraday Rotation measure (RM). לדברי ד"ר סובי, "זה אומר לנו את מספר האלקטרונים החופשיים ואת חוזק השדה המגנטי המקביל לקו הראיה, כמו גם את כיוון הרשת. ככל שה- RM המוחלט גדול יותר פירושו יותר אלקטרונים ו / או עוצמות שדה גדולות יותר, בגלל מרחקים גדולים יותר או לכיוון המטוס של הגלקסיה. "
עם נתונים אלה בידו, החוקרים העריכו אז את חוזק השדה המגנטי הממוצע של שביל החלב כלפי כל פולסר בקטלוג, על ידי חלוקת מדד הסיבוב במדד הפיזור. וככה הם יצרו את המפה. כל מדידת פולסאר בודדת היא נקודה אחת במפה. כפי שד"ר סובי אמר למגזין החלל, "השגת מדידות אלה למספרים גדולים של פולסארים (שיש להם מדידות או אומדנים למרחקים) מאפשרת לנו לשחזר מפה של מבנה צפיפות האלקטרונים הגלקטיים והשדה המגנטי בתלת מימד."
אז מה זה מועיל לקבל מפה של המבנה המגנטי של שביל החלב בתלת ממד?
השדה המגנטי של הגלקסיה משפיע על כל מיני תהליכים אסטרופיזיים על פני סולמות חוזק ומרחק שונים.
השדה המגנטי מעצב את המסלול אליו עוקבות קרניים קוסמיות. לכן כאשר אסטרונומים חוקרים מקור רחוק לקרניים קוסמיות, כמו גרעין גלקטי פעיל (AGN), ידיעת חוזק השדה המגנטי יכולה לעזור להם להבין את מושא המחקר שלהם.
השדה המגנטי של הגלקסיה ממלא תפקיד גם ביצירת הכוכבים. אף שההשפעה אינה מובנת לחלוטין, כוחה של שדה מגנטי עשוי להשפיע על עננים מולקולריים. סובי אמר ל- UT, "בסקאלות קטנות יותר (בסדר גודל של פרסק), שדות מגנטיים ממלאים תפקיד ביצירת הכוכבים, כאשר שדה חלש או חזק מדי בענן מולקולרי עשוי לעכב את התמוטטות הענן למערכת כוכבית."
הקטלוג החדש הזה מבוסס על תצפיות על 137 פולסארים בשמי הצפון. המחברים אומרים כי הקטלוג שלהם "משפר את הדיוק של מדידות RM קיימות בממוצע על ידי גורם של 20 ..." הם גם אומרים "בסך הכל, הקטלוג הראשוני שלנו בתדרים נמוכים מספק מידע חשוב על מבנה התלת-ממד של השדה המגנטי הגלקטי."
אבל ד"ר סובי עדיין לא סיים למפות את חוזק השדה המגנטי של שביל החלב. כעת היא משתמשת במערך מורצ'יסון ווידפילד באוסטרליה כדי למפות את השדה המגנטי בשמיים הדרומיים. ושני מאמצי המיפוי הללו מובילים למשהו טוב יותר.
הטלסקופ הרדיו הגדול בעולם נמצא כעת בשלב התכנון. זה נקרא מערך הקילומטר המרובע (SKA) והוא ייבנה באוסטרליה וגם בדרום אפריקה. תחנות הקבלה שלה יתפרסו עד 3,000 ק"מ (1900 מיילים) מהליבה המרכזית שלה. גודלו העצום והמרחק בין מקלטים יעניקו לנו תמונות ברזולוציה הגבוהה ביותר בכל האסטרונומיה.
בפוסט בבלוג של CSIRO אמר ד"ר סוביי "עבודתי בעתיד תתמקד בבנייה לקראת עשיית מדע עם טלסקופ SKA שנכנס כעת לשלבים הסופיים של שלב התכנון. מטרה ארוכת טווח למדע ה- SKA היא לחולל מהפכה בהבנתנו את הגלקסיה שלנו, כולל הפקת מפה מפורטת של מבנה הגלקסיה שלנו (וזה קשה מכיוון שאנחנו ממוקמים בתוכה!), במיוחד השדה המגנטי שלה. "
לשדה המגנטי של שביל החלב לא תהיה לאן להסתתר.
יותר:
- הודעה לעיתונות: מיפוי השדה המגנטי של הגלקסיה שלנו
- נייר מחקר: מדדי סיבוב של פאראדיי בתדירות נמוכה לעבר פולסרים בעזרת LOFAR: בדיקת שדה מגנטי הילה גלקטי 3D
- מפת LOFAR אינטראקטיבית
