גלקסיות ספירליות הן צורה איקונית. הם משמשים בסמלי לוגו של מוצרים ובכל מיני מקומות אחרים. אנחנו אפילו חיים באחד. ואף על פי שזה אולי נראה ברור מאליו איך הם מקבלים את צורתם, על ידי סיבוב, זה לא המקרה.
מדענים עדיין מתמיהים מגלקסיות ספירליות, וכיצד הם מקבלים את צורתם, עם זרועות אלגנטיות מלאות כוכבים. אסטרונומים העובדים עם SOFIA, המצפה הסטרטוספרי לאסטרונומיה אינפרא אדום, בוחנים איזה תפקיד שדות מגנטיים ממלאים על ידי התבוננות בגלקסיות ספירליות שאינן שלנו. לאחרונה צפו מדעני SOFIA בגלקסיית M77, הידועה גם בשם NGC 1068, והציגו את תוצאותיהם במחקר חדש.
המחקר החדש נקרא "SOFIA / HAWC + מתחקה אחר השדות המגנטיים ב- NGC 1068" ויתפרסם בכתב העת Astrophysical. הכותב הראשי הוא אנריקה לופז-רודריגז, מדען של האגודה לחקר החלל באוניברסיטאות במרכז המדע SOFIA במרכז המחקר של אמס של נאס"א.
"שדות מגנטיים אינם נראים, אך הם עשויים להשפיע על התפתחות הגלקסיה", אמר לופז-רודריגז בהודעה לעיתונות. "יש לנו הבנה טובה למדי של השפעה על כוח הכבידה על מבנים גלקטיים, אבל אנחנו רק מתחילים ללמוד את תפקיד השדות המגנטיים."
M77 היא גלקסיה ספירלית שנמצאת במרחק 47 מיליון שנות אור משם. זו גלקסיה ספירלית מסוררת, למרות שלא ניתן לראות את המוט באור גלוי. יש לו גרעין גלקטי פעיל, שגם הוא לא נראה באור נראה, והוא מארח חור שחור סופר-מסיבי (SMBH) שהוא מסיבי כפליים כמו Sgr A *, ה- SMBH במרכז שביל החלב. M77 גדול יותר משביל החלב: זה בערך 85,000 שנות אור ברדיוס, ושביל החלב כ 53,000. ל- M77 כ -300 מיליארד כוכבים ואילו שביל החלב כולל בין 250 ל -400 מיליארד.
M 77 היא הגלקסיה הספירלית המעוצבת הקרובה ביותר עם גרעין גלקטי פעיל בהיר (AGN) וגם פרץ כוכבים גרעיני זוהר.
הזרועות הספיראליות של M 77 מלאות באזורים של היווצרות כוכבים אינטנסיבית הנקראת התפרצויות כוכבים. קווי שדה מגנטי בלתי נראים עוקבים מקרוב אחר זרועות הספירלה, אם כי העיניים שלנו אינן יכולות לראות אותן. אולם SOFIA יכולה, וקיומם תומך בתיאוריה רווחת שמסבירה כיצד נשק אלה מקבלים את צורתם. זה נקרא "תיאוריית גלי צפיפות".
לפני שפיתחה תיאוריית גלי הצפיפות באמצע שנות השישים, היו בעיות בהסבר על זרועות ספירליות בגלקסיה. על פי "הבעיה המתפתלת" הזרועות הספירליות ייעלמו לאחר מספר מסלולי נסיעה בודדים וניתן להבחין בשאר הגלקסיה.
הנה סרטון מהיר שמראה את הבעיה המתפתלת.
תיאוריית גלי הצפיפות אומרת שהזרועות עצמן נפרדות מהכוכבים והגז והאבק העוברים בגלי הצפיפות. הזרועות הן החלק הגלוי של גלי הצפיפות עצמן, והכוכבים נעים מתוך הגלים ומחוצה להם. אז הזרועות אינן מבנים קבועים העשויים מכוכבים, למרות שכך זה נראה.
להלן סרטון קצר שמראה כיצד גלי צפיפות יוצרים זרועות ספירליות בגלקסיות.
תצפיות של SOFIA מראות שקווי השדה המגנטי נמתחים לאורך כל הזרועות, מרחק של 24,000 שנות אור. על פי המחקר, כוחות הכבידה שעזרו ליצור את צורתה הספירלית של הגלקסיה דוחסים את השדות המגנטיים, התומכים בתיאוריית גלי הצפיפות.
"זו הפעם הראשונה שראינו שדות מגנטיים מיושרים בקנה מידה גדול כל כך עם לידת הכוכבים הנוכחית בזרועות הספירלה," אמרה לופז-רודרקס. "תמיד מרגש להיות בעל ראיות תצפיתיות התומכות בתיאוריות."
קווי שדה מגנטיים בגלקסיות קשים מאוד לצפייה, והמכשיר החדש ביותר של SOFIA מאפשר זאת. קוראים לזה HAWC +, או מצלמה פלוס מוטסת ברזולוציה גבוהה המועברת ברזולוציה גבוהה. HAWC + עובד באינפרא אדום הרחוק בכדי לצפות בגרגרי אבק, אשר מיושרים בניצב לקווי השדה המגנטי ב- M77. זה מאפשר לאסטרונומים להסיק את צורתו וכיוונו של השדה המגנטי הבסיסי.
יש הרבה הפרעות אפשריות ב- M 77, כמו אור גלוי ופיזור מפוזרים מחלקיקים בעלי אנרגיה גבוהה, אך אינפרא אדום רחוק לא מושפע מהם. היכולת של SOFIA לראות באורך הגל של 89 מיקרון מאפשרת לה לראות את גרגרי האבק בבירור. HAWC + הוא גם קוטב מטר הדמיה, מכשיר המודד ומפרש אנרגיה אלקטרומגנטית מקוטבת.
המחקר הנוכחי עוסק רק בגלקסיה של זרוע ספירלית יחידה, כך שיש לעשות יותר עבודה. לא ברור כיצד קווי שדה מגנטי עשויים למלא תפקיד במבנה של גלקסיות אחרות, כולל חריגות. אבל נראה שהצוות הזה פיתח שיטה לחקר הגלקסיות הללו.
כפי שהם אומרים במסקנה של המאמר שלהם, "התוצאות שהוצגו כאן, יחד עם המחקרים הקודמים שלנו על M 82 ו- NGC 253 (Jones et al. 2019), מספקות עדויות לכך שקוטבי המשטה FIR (רחוק אינפרא אדום) יכולות להיות כלי חשוב. לחקר מבנה שדה מגנטי בגלקסיות חיצוניות, במיוחד באזורים בעלי עומק אופטי גבוה. "
יותר:
- הודעה לעיתונות: כיצד לעצב גלקסיה ספירלית
- נייר מחקר: SOFIA / HAWC + מתחקה אחר השדות המגנטיים ב- NGC 1068
- HAWC +
- מגזין החלל: מסייר 77 - גלקסיית הספירוס הגלויה בסתוס
