כי לגלקסיות ספירליות יש שדות מגנטיים היה ידוע כבר למעלה מחצי מאה (ותחזיות כי הן צריכות להתקיים קדמו לגילוי בכמה שנים), ושדות מגנטיים של גלקסיות מיפו בפירוט רב.
אך כיצד הגיעו לשדות המגנטיים הללו המאפיינים שאנו רואים בהם? ואיך הם נמשכים?
מאמר שפורסם לאחרונה על ידי האסטרונומים בבריטניה סטס שבאלה, ג'יימס מיד ופול אלכסנדר עשוי להכיל תשובות לשאלות הללו, כאשר ארבעה תהליכים פיזיים ממלאים תפקיד מפתח: חדירה של גז קריר לדיסק, משוב סופרנובה (שני אלה מגבירים את הסערה המגנוט-הידרודינמית), היווצרות כוכבים (זה מסיר גז ומכאן אנרגיה סוערת מהגז הקר), וסיבוב גלקטי דיפרנציאלי (זה מעביר ברציפות אנרגיית שדה מהשדה האקראי הבלתי קוהרנטי לשדה מסודר). עם זאת, לפחות צורך בתהליך מפתח אחד נוסף, מכיוון שמודלים של האסטרונומים אינם עולים בקנה אחד עם השדות הנצפים של גלקסיות ספירליות מסיביות.
פליטת סינכרוטרון רדיו של אלקטרונים בעלי אנרגיה גבוהה במדיום הבין-כוכבי (ISM) מצביעה על נוכחות שדות מגנטיים בגלקסיות. מדדי סיבוב (RM) של מקורות מקוטבים ברקע מצביעים על שני סוגים של שדה: שדה אקראי, שאינו קוהרנטי בקני מידה גדולים יותר מסערת ה- ISM; ושדה מסודר ספיראלי המציג קוהרנטיות בקנה מידה גדול, "כותבים המחברים. "עבור גלקסיה טיפוסית שדות אלה בעלי חוזקות של כמה מיקרוגרם. בגלקסיה כמו M51 נצפה כי השדה המגנטי הקוהרנטי קשור לזרועות הספירלה האופטיות. שדות כאלה חשובים בהיווצרות הכוכבים ובפיזיקה של קרניים קוסמיות ויכולים להשפיע גם על התפתחות הגלקסיה, ובכל זאת, למרות חשיבותם, שאלות על מקורן, האבולוציה והמבנה שלהן נותרו ברובן לא פתורות. "
תחום זה באסטרופיזיקה מתקדם במהירות, תוך הבנה כיצד נוצר השדה האקראי והפך למבוסס למדי רק בעשור האחרון בערך (זה נוצר על ידי סערבול ב- ISM, שעוצב כמעצב מגנוט-הידרודינמי חד פאזי (MHD) נוזל, שבתוכו קפואים קווי שדה מגנטי). לעומת זאת, ייצור השדה בקנה מידה גדול על ידי סלילת השדות האקראיים לספירלה, על ידי סיבוב דיפרנציאלי (דינמו), ידוע זה הרבה זמן.
הפרטים כיצד השדה המסודר בספירלות נוצרו כאותן הגלקסיות עצמן נוצרו - בתוך כמה מאות מיליוני שנים לאחר התנתקות החומר הבריוני והקרינה (שהולידו את הרקע המיקרוגל הקוסמי שאנו רואים כיום) - הולכים ומתבהרים, אם כי בדיקות ההשערות הללו עדיין אינן אפשריות, מבחינה תצפיתית (מעט מאוד גלקסיות בעלות משמרות אדומות גבוהות נחקרו באופטי ובתקופת ה- NIR, קל וחומר שהמפות המגנטיות שלהן מיפו בפירוט).
"אנו מציגים את הניסיון הראשון (למיטב ידיעתנו) לכלול שדות מגנטיים במודל היווצרות ובאבולוציה של גלקסיה. חזו על מספר מאפייני גלקסיה ואנחנו משווים אלה עם נתונים זמינים ", אומרים שבאלה, מיד ואלכסנדר. הם מתחילים במודל של התפתחות והתפתחות אבולוציה של הגלקסיה, אשר "מתחקה אחר קירור הגז, היווצרות כוכבים ותהליכי משוב שונים בהקשר קוסמולוגי. המודל משחזר בו זמנית את תכונות הגלקסיה המקומיות, את ההיסטוריה של היווצרות הכוכבים של היקום, את התפתחות פונקציית המסה הכוכבית עד ל ~ 1.5 ואת ההקמה המוקדמת של גלקסיות מסיביות. " מרכזי במודל הוא האנרגיה הקינטית הסוערת של ISM ואנרגיית השדה המגנטי האקראי: השניים הופכים שווים על טווחי זמן שהם מיידיים על טווחי זמנים קוסמולוגיים.
הנהגים הם אפוא התהליכים הפיזיים המזריקים אנרגיה ל- ISM, ומוציאים ממנו אנרגיה.
"אחד המקורות החשובים ביותר להזרמת אנרגיה ל- ISM הם סופרנובות," כותבים המחברים. "היווצרות כוכבים מסלקת אנרגיה סוערת", כפי שציפית, והגז "המצטבר מהילה החומר האפל מפקיד את האנרגיה הפוטנציאלית שלו בסערה." במודל שלהם ישנם רק ארבעה פרמטרים חופשיים - שלושה מתארים את יעילות התהליכים שמוסיפים או מסירים סערה מה- ISM, ואחד עד כמה שדות מגנטיים מסודרים נובעים מהאקראי.
האם שבאלה, מיד ואלכסנדר מתלהבים מתוצאותיהם? אתה השופט: "שתי דגימות מקומיות משמשות לבדיקת הדגמים. המודל משכפל חוזקות שדה מגנטי וארורות רדיו היטב על פני מגוון רחב של גלקסיות בעלות מסת מסת ביניים. "
ומה לדעתם נחוץ כדי להסביר את התצפיות האסטרונומיות המפורטות של גלקסיות ספירלה בעלות מסה גבוהה? "הכללה של פליטת גז על ידי AGNs עוצמתיים היא הכרחית בכדי להרוות את קירור הגז."
למותר לציין כי הדור הבא של טלסקופי הרדיו - EVLA, SKA ו- LOFAR - יכניס את כל דגמי השדות המגנטיים בגלקסיות (לא רק ספירלות) לבדיקות מחמירות בהרבה (ואף יאפשרו השערות על היווצרותם של אותם שדות, לפני למעלה מעשרה מיליארד שנים, להיבדק).
מקור: שדות מגנטיים בגלקסיות: I. דיסקי רדיו בגלקסיות מקומיות מהסוג המאוחר
