Dải ngân hà có từ trường riêng. Nó rất yếu so với Trái đất; Thực tế, hàng ngàn lần yếu hơn. Nhưng các nhà thiên văn học muốn biết nhiều hơn về nó vì những gì nó có thể cho chúng ta biết về sự hình thành sao, các tia vũ trụ và một loạt các quá trình vật lý thiên văn khác.
Một nhóm các nhà thiên văn học từ Đại học Curtin ở Úc và CSIRO (Tổ chức nghiên cứu khoa học và công nghiệp khối thịnh vượng chung) đã nghiên cứu từ trường Milky Way, và họ đã xuất bản danh mục các phép đo toàn diện nhất về từ trường Milky Way.
Bài báo có tiêu đề Các biện pháp xoay Faraday tần số thấp đối với các pulsar bằng LOFAR: thăm dò từ trường quầng thiên hà 3D. Nó được xuất bản trong Thông báo hàng tháng của Hiệp hội Thiên văn Hoàng gia vào tháng 4 năm 2019. Tác giả chính là Tiến sĩ Charlotte Sobey, một cộng tác viên đại học tại Đại học Curtin. Nhóm nghiên cứu bao gồm các nhà khoa học từ Canada, Châu Âu và Nam Phi.
Nhóm nghiên cứu đã làm việc với LOFAR, hay Mảng tần số thấp, một kính viễn vọng vô tuyến châu Âu. LOFAR hoạt động ở tần số vô tuyến dưới 250 MHz và bao gồm nhiều ăng ten trải rộng trên một khu vực 1500 km ở châu Âu, với lõi ở Hà Lan.
Nhóm nghiên cứu đã tập hợp các danh mục lớn nhất cho đến nay về cường độ từ trường và hướng về phía các pulsar. Với dữ liệu đó trong tay, họ đã có thể ước tính cường độ trường giảm Milky Way với khoảng cách từ mặt phẳng của thiên hà, nơi có các nhánh xoắn ốc.
Trong một thông cáo báo chí, tác giả chính Sobey cho biết, Chúng tôi đã sử dụng các pulsar để thăm dò hiệu quả từ trường Galaxy Khan trong 3-D. Các xung được phân phối khắp Dải Ngân hà và vật liệu can thiệp vào Thiên hà ảnh hưởng đến sự phát xạ sóng vô tuyến của chúng.
Các electron tự do và từ trường trong Thiên hà của chúng ta giữa các pulsar và chúng ta ảnh hưởng đến các sóng vô tuyến phát ra từ các pulsar. Trong một cuộc phỏng vấn qua email với Tiến sĩ Sobey, cô đã nói với chúng tôi, Tuy Mặc dù những hiệu ứng này cần phải được sửa chữa để nghiên cứu các tín hiệu xung, nhưng chúng thực sự hữu ích trong việc cung cấp thông tin về Thiên hà của chúng ta mà không thể có được bằng cách khác.
Khi sóng vô tuyến xung sóng truyền qua thiên hà, chúng có thể chịu hiệu ứng gọi là tán sắc, do các electron tự do can thiệp. Điều này có nghĩa là sóng vô tuyến tần số cao đến sớm hơn sóng tần số thấp hơn. Dữ liệu từ LOFAR cho phép các nhà thiên văn học đo lường sự khác biệt này, được gọi là thước đo độ phân tán của Wap và DM. DM cho các nhà thiên văn học biết có bao nhiêu electron tự do ở giữa chúng ta và pulsar. Nếu DM cao hơn, điều đó có nghĩa là pulsar ở xa hơn hoặc môi trường giữa các vì sao dày đặc hơn.
Đó chỉ là một trong những yếu tố trong phép đo từ trường Milky Way. Cái khác liên quan đến mật độ electron và từ trường của môi trường liên sao.
Phát xạ xung thường bị phân cực, và khi ánh sáng phân cực truyền qua plasma với từ trường, mặt phẳng quay sẽ quay. Đó gọi là Faraday Rotation hoặc Hiệu ứng Faraday. Kính thiên văn vô tuyến có thể đo được vòng quay đó, và nó gọi là Biện pháp Xoay Faraday (RM). Theo Tiến sĩ Sobey, Điều này cho chúng ta biết số lượng electron tự do và cường độ của từ trường song song với đường ngắm, cũng như hướng lưới. RM tuyệt đối càng lớn có nghĩa là càng nhiều electron và / hoặc cường độ trường lớn hơn, do khoảng cách lớn hơn hoặc hướng về mặt phẳng của Thiên hà.
Với dữ liệu đó trong tay, các nhà nghiên cứu sau đó ước tính cường độ từ trường trung bình của Dải Ngân hà đối với từng pulsar trong danh mục, bằng cách chia Biện pháp Xoay cho Biện pháp Phân tán. Và đó là cách mà họ tạo ra bản đồ. Mỗi phép đo xung đơn là một điểm trên bản đồ. Như Tiến sĩ Sobey đã nói với Tạp chí Vũ trụ, việc Đạt được các phép đo này cho số lượng lớn các xung (có số đo hoặc ước tính khoảng cách) cho phép chúng ta xây dựng lại bản đồ cấu trúc của mật độ electron và từ trường trong 3-D.
Vì vậy, có ích gì khi có bản đồ cấu trúc từ tính Milky Way, ở chế độ 3D?
Từ trường galaxy Thiên ảnh hưởng đến tất cả các loại quá trình vật lý thiên văn trên các thang đo cường độ và khoảng cách khác nhau.
Từ trường định hình con đường mà các tia vũ trụ đi theo. Vì vậy, khi các nhà thiên văn học đang nghiên cứu một nguồn tia vũ trụ xa xôi, giống như một hạt nhân thiên hà hoạt động (AGN), việc biết sức mạnh của từ trường có thể giúp họ hiểu đối tượng nghiên cứu của họ.
Từ trường thiên hà cũng đóng một vai trò trong sự hình thành sao. Mặc dù hiệu ứng này chưa được hiểu đầy đủ, cường độ của từ trường có thể ảnh hưởng đến các đám mây phân tử. Sobey nói với UT, tại các quy mô nhỏ hơn (theo thứ tự phân tích cú pháp), từ trường đóng vai trò trong sự hình thành sao, với trường quá yếu hoặc mạnh trong đám mây phân tử có thể ức chế sự sụp đổ của đám mây thành hệ sao.
Danh mục mới này dựa trên các quan sát của 137 pulsar trên bầu trời phía bắc. Các tác giả nói rằng danh mục của họ giúp cải thiện độ chính xác của các phép đo RM hiện tại trung bình theo hệ số 20.
Nhưng Tiến sĩ Sobey vẫn chưa hoàn thành việc lập bản đồ cường độ từ trường Milky Way. Cô hiện đang sử dụng Mảng nhà tù Úc Micksison Widefield để lập bản đồ từ trường trên bầu trời phía nam. Và cả hai nỗ lực lập bản đồ này đang dẫn đến một cái gì đó tốt hơn.
Kính thiên văn vô tuyến lớn nhất thế giới hiện đang trong giai đoạn lập kế hoạch. Nó được gọi là Square Kilometre Array (SKA) và nó sẽ được xây dựng ở cả Úc và Nam Phi. trạm tiếp nhận của nó sẽ mở rộng ra đến 3.000 km (1900 dặm) từ lõi trung tâm của nó. Kích thước khổng lồ và khoảng cách giữa các máy thu sẽ cho chúng ta hình ảnh có độ phân giải cao nhất trong tất cả các ngành thiên văn học.
Trong một bài đăng trên blog của CSIRO, Tiến sĩ Sobey cho biết, công việc của tôi trong tương lai sẽ tập trung vào việc xây dựng khoa học bằng kính viễn vọng SKA, hiện đang bước vào giai đoạn cuối của giai đoạn lập kế hoạch. Một mục tiêu dài hạn cho khoa học SKA là cách mạng hóa sự hiểu biết của chúng ta về thiên hà của chúng ta, bao gồm tạo ra một bản đồ chi tiết về cấu trúc thiên hà của chúng ta (rất khó vì chúng ta nằm trong đó!), Đặc biệt là từ trường của nó.
Từ trường Milky Way, sẽ không có nơi nào để ẩn.
Hơn:
- Thông cáo báo chí: Ánh xạ từ trường thiên hà của chúng ta
- Tài liệu nghiên cứu: Các biện pháp xoay Faraday tần số thấp đối với các xung sử dụng LOFAR: thăm dò từ trường quầng thiên hà 3D
- Bản đồ LOFAR tương tác
