Từ trường xoắn ốc bao quanh đám mây phân tử ở Orion. Tín dụng hình ảnh: NRAO / AUI / NSF Bấm để phóng to
Các nhà thiên văn học đã công bố hôm nay (thứ Năm, ngày 12 tháng 1), đây có thể là phát hiện đầu tiên về từ trường xoắn ốc trong không gian giữa các vì sao, cuộn tròn như một con rắn quanh đám mây khí trong chòm sao Orion.
Timothy Robishaw, một sinh viên tốt nghiệp ngành thiên văn học tại Đại học California, Berkeley cho biết, bạn có thể nghĩ về cấu trúc này như một Slinky khổng lồ, từ tính bao quanh một đám mây liên sao dài giống như ngón tay. Các đường dây từ trường giống như các dải cao su kéo dài; sự căng thẳng ép đám mây thành hình dạng sợi của nó.
Các nhà thiên văn học từ lâu đã hy vọng tìm thấy các trường hợp cụ thể trong đó các lực từ ảnh hưởng trực tiếp đến hình dạng của các đám mây giữa các vì sao, nhưng theo Robishaw, các kính viễn vọng của Hồi giáo đã trú ẩn cho đến bây giờ.
Những phát hiện này cung cấp bằng chứng đầu tiên về cấu trúc từ trường xung quanh một đám mây liên sao có hình dạng sợi được gọi là Đám mây phân tử Orion.
Hôm nay, thông báo của Robishaw và Carl Heiles, giáo sư thiên văn học UC Berkeley, đã được đưa ra trong buổi thuyết trình tại cuộc họp của Hiệp hội Thiên văn học Hoa Kỳ tại Washington, D.C.
Các đám mây phân tử giữa các vì sao là nơi sinh của các ngôi sao và Đám mây phân tử Orion chứa hai vườn ươm sao như vậy - một trong vành đai và một trong thanh kiếm của chòm sao Orion. Các đám mây giữa các vì sao là các vùng dày đặc được nhúng trong một môi trường bên ngoài có mật độ thấp hơn nhiều, nhưng các đám mây liên sao có mật độ dày đặc, theo tiêu chuẩn Trái đất, là một khoảng trống hoàn hảo. Kết hợp với lực từ, nó điều khiển kích thước lớn của những đám mây này tạo ra lực hấp dẫn đủ để kéo chúng lại với nhau để tạo ra các ngôi sao.
Các nhà thiên văn học đã từng biết rằng nhiều đám mây phân tử là các cấu trúc sợi có hình dạng được nghi ngờ là được điêu khắc bởi sự cân bằng giữa lực hấp dẫn và từ trường. Khi tạo ra các mô hình lý thuyết của những đám mây này, hầu hết các nhà vật lý thiên văn đã coi chúng như những quả cầu chứ không phải là những sợi tơ giống như ngón tay. Tuy nhiên, một điều trị lý thuyết được xuất bản năm 2000 bởi Tiến sĩ. Jason Fiege và Ralph Pudritz của Đại học McMaster cho rằng khi được xử lý đúng cách, các đám mây phân tử dạng sợi sẽ thể hiện một từ trường xoắn ốc quanh trục dài của đám mây. Đây là xác nhận quan sát đầu tiên của lý thuyết này.
Đo lường từ trường trong không gian là một nhiệm vụ rất khó khăn, theo ông Rob Robawaw, vì lĩnh vực trong không gian giữa các vì sao rất yếu và do có những hiệu ứng đo lường có hệ thống có thể tạo ra kết quả sai.
Chữ ký của từ trường chỉ về phía hoặc ra khỏi Trái đất được gọi là hiệu ứng Zeeman và được quan sát là sự phân tách của một đường tần số vô tuyến.
Một sự tương tự sẽ là khi bạn quét quét mặt số radio và bạn có cùng một trạm được phân tách bằng một khoảng trống nhỏ, theo ông Rob Robawaw giải thích. Kích thước của không gian trống tỷ lệ thuận với cường độ của từ trường tại vị trí trong không gian nơi đài đang được phát sóng.
Tín hiệu này, trong trường hợp này, đang được phát ở tần số 1420 MHz trên mặt số vô tuyến bằng hydro liên sao - nguyên tử đơn giản và phong phú nhất trong vũ trụ. Máy phát được đặt cách xa 1750 năm ánh sáng trong chòm sao Orion.
Ăng-ten nhận được các tín hiệu vô tuyến này là Kính viễn vọng Ngân hàng Xanh Ngân hàng Quốc gia (GBT), do Đài quan sát Thiên văn Vô tuyến Quốc gia vận hành. Các kính thiên văn, 148 mét (485 feet) và với một món ăn 100 mét (300 feet) đường kính, nằm ở West Virginia, nơi 13.000 dặm vuông đã được đặt sang một bên như Quiet Đài phát thanh Quốc gia Zone. Điều này cho phép các nhà thiên văn vô tuyến quan sát sóng vô tuyến đến từ không gian mà không bị nhiễu từ tín hiệu nhân tạo.
Sử dụng GBT, Robishaw và Heiles đã quan sát sóng vô tuyến dọc theo các lát cắt trên Đám mây phân tử Orion và thấy rằng từ trường đảo ngược hướng của nó, hướng về Trái đất ở phía trên của đám mây và cách xa nó ở phía dưới. Họ đã sử dụng các quan sát trước đây của ánh sáng sao để kiểm tra xem từ trường phía trước đám mây được định hướng như thế nào. (Không có cách nào để có được thông tin về những gì xảy ra đằng sau đám mây vì đám mây dày đặc đến nỗi cả ánh sáng quang học và sóng vô tuyến đều không thể xuyên qua nó.) Khi họ kết hợp tất cả các phép đo có sẵn, hình ảnh xuất hiện một mô hình xoắn ốc quấn quanh đám mây .
Những kết quả này cực kỳ thú vị đối với tôi vì một số lý do, từ đó, Rob Robishaw nói. Có một kết quả khoa học của một cấu trúc trường xoắn ốc. Sau đó, có một phép đo thành công: Loại quan sát này rất khó và phải mất hàng chục giờ trên kính viễn vọng để hiểu món ăn khổng lồ này phản ứng với sóng vô tuyến phân cực là chữ ký của từ trường.
Kết quả của các cuộc điều tra đã gợi ý cho Robishaw và Heiles rằng GBT không chỉ là vô song trong số các kính viễn vọng vô tuyến lớn để đo từ trường, mà nó còn là thiết bị duy nhất có thể phát hiện từ trường yếu.
Heiles cảnh báo rằng có một cách giải thích khác cho cấu trúc từ trường quan sát được: Trường có thể được quấn quanh mặt trước của đám mây.
Đây là một đối tượng rất dày đặc. Nó cũng tình cờ nằm bên trong lớp vỏ rỗng của một sóng xung kích rất lớn được hình thành khi nhiều ngôi sao phát nổ trong chòm sao Eridanus lân cận.
Sóng xung kích đó sẽ mang theo từ trường cùng với nó, ông nói, cho đến khi nó chạm tới đám mây phân tử! Các đường sức từ sẽ bị kéo căng trên mặt của đám mây và quấn quanh các bên. Chữ ký của một cấu hình như vậy sẽ rất giống với những gì chúng ta thấy bây giờ. Điều thực sự thuyết phục chúng ta rằng đây là một trường xoắn ốc là dường như có một góc nghiêng không đổi đối với các đường trường trên mặt của đám mây.
Tuy nhiên, tình hình có thể được làm rõ bằng cách nghiên cứu thêm. Robishaw và Heiles có kế hoạch mở rộng các phép đo của họ trong đám mây này và những người khác sử dụng GBT. Họ cũng sẽ hợp tác với các đồng nghiệp Canada để sử dụng ánh sáng sao để đo trường trên mặt của đám mây này và các đám mây khác.
Hy vọng là cung cấp đủ bằng chứng để hiểu cấu trúc thực sự của từ trường này là gì, ông Heiles nói. Hiểu biết rõ ràng là điều cần thiết để thực sự hiểu được các quá trình mà các đám mây phân tử hình thành các ngôi sao trong thiên hà Milky Way.
Nghiên cứu được hỗ trợ bởi Quỹ khoa học quốc gia.
