Kudos cho các nhà khoa học tại Viện Max Planck và một nhóm các nhà thiên văn vô tuyến quốc tế cho một bản đồ mới cực kỳ chi tiết về từ trường thiên hà của chúng ta! Bản đồ toàn bộ bầu trời độc đáo này đã vượt qua những người tiền nhiệm của nó và đang cho chúng ta cái nhìn sâu sắc về cấu trúc từ trường của Dải Ngân hà vượt xa mọi thứ cho đến nay. Cái gì đặc biệt về cái này? Nó nói cho chúng ta thấy một chất lượng được gọi là độ sâu Faraday - một khái niệm hoạt động theo một đường ngắm cụ thể. Để xây dựng bản đồ, dữ liệu được kết hợp từ 41.000 phép đo được thu thập từ một kỹ thuật tái tạo hình ảnh mới. Bây giờ chúng ta có thể thấy không chỉ cấu trúc chính của các trường thiên hà, mà các đặc điểm ít rõ ràng hơn như nhiễu loạn trong khí thiên hà.
Vì vậy, chính xác một bản đồ mới của loại này có nghĩa là gì? Tất cả các thiên hà đều sở hữu từ trường, nhưng nguồn của chúng là một bí ẩn. Đến bây giờ, chúng ta chỉ có thể đoán chúng xảy ra do các quá trình động lực học, nơi năng lượng cơ học được chuyển thành năng lượng từ tính. Kiểu sáng tạo này là hoàn toàn bình thường và xảy ra ở đây trên Trái đất, Mặt trời và thậm chí ở quy mô nhỏ hơn như một đài phát thanh chạy bằng tay - hoặc đèn pin Faraday! Bằng cách chỉ cho chúng tôi nơi cấu trúc từ trường xảy ra trong Dải Ngân hà, chúng ta có thể hiểu rõ hơn về các động lực thiên hà.
Trong thế kỷ rưỡi qua, chúng ta đã biết về sự quay của Faraday và các nhà khoa học sử dụng nó để đo từ trường vũ trụ. Hành động này xảy ra khi ánh sáng phân cực đi qua một môi trường từ hóa và mặt phẳng phân cực quay. Lượng lần lượt phụ thuộc vào cường độ và hướng của từ trường. Bằng cách quan sát vòng quay, chúng ta có thể hiểu thêm các tính chất của từ trường can thiệp. Các nhà thiên văn vô tuyến thu thập và kiểm tra ánh sáng phân cực từ các nguồn vô tuyến xa đi qua thiên hà của chúng ta trên đường đến với chúng ta. Hiệu ứng Faraday sau đó có thể được đánh giá bằng cách đo độ phân cực nguồn ở các tần số khác nhau. Tuy nhiên, những phép đo này chỉ có thể cho chúng ta biết về một con đường xuyên qua Dải Ngân hà. Để nhìn toàn bộ mọi thứ, người ta cần biết có bao nhiêu nguồn nằm rải rác trên bầu trời hữu hình. Đây là nơi nhóm các nhà thiên văn vô tuyến quốc tế đóng vai trò quan trọng. Họ đã chứng minh dữ liệu từ 26 dự án khác nhau, cung cấp tổng cộng 41.300 nguồn chính xác - trung bình khoảng một nguồn vô tuyến trên một độ vuông của bầu trời.
Mặc dù nghe có vẻ như rất nhiều thông tin, nhưng nó vẫn chưa thực sự đủ. Có những khu vực rộng lớn, đặc biệt là trên bầu trời phía nam, nơi chỉ có một vài phép đo tồn tại. Do thiếu dữ liệu này, chúng tôi phải nội suy giữa các điểm dữ liệu hiện có và điều đó tạo ra các vấn đề của riêng nó. Đầu tiên, độ chính xác khác nhau và các phép đo chính xác hơn sẽ giúp. Ngoài ra, các nhà thiên văn học không chắc chắn chính xác về độ tin cậy của một phép đo duy nhất - họ chỉ cần đưa ra dự đoán tốt nhất của họ dựa trên thông tin họ có. Tuy nhiên, các vấn đề khác tồn tại. Có sự không chắc chắn đo lường do tính chất phức tạp của quá trình. Một lỗi nhỏ có thể tăng gấp 10 lần và điều này có thể làm hỏng bản đồ nếu không được sửa. Để giúp khắc phục những vấn đề này, các nhà khoa học tại MPA đã phát triển một thuật toán mới để chụp ảnh, được đặt tên là bộ lọc quan trọng mở rộng. Trong quá trình sáng tạo, nhóm sử dụng các công cụ được cung cấp bởi ngành học mới được gọi là lý thuyết trường thông tin - một công cụ mạnh mẽ pha trộn các phương pháp logic và thống kê cho các trường ứng dụng và sắp xếp nó chống lại thông tin không chính xác. Công việc mới này rất thú vị vì nó cũng có thể được áp dụng cho các địa điểm xử lý tín hiệu và hình ảnh khác trong các lĩnh vực khoa học thay thế.
Ngoài bản đồ độ sâu Faraday chi tiết (Hình 1), thuật toán cung cấp bản đồ về độ không đảm bảo (Hình 2). Đặc biệt là trong đĩa thiên hà và ở khu vực ít được quan sát xung quanh cực thiên nam (góc phần tư phía dưới bên phải), độ không đảm bảo lớn hơn đáng kể. nhóm nói. Để nhấn mạnh hơn các cấu trúc trong từ trường thiên hà, trong Hình 3 (ở trên), hiệu ứng của đĩa thiên hà đã bị loại bỏ để các đặc điểm yếu hơn ở trên và bên dưới đĩa thiên hà được nhìn thấy rõ hơn. Điều này cho thấy không chỉ dải ngang dễ thấy của đĩa khí của Dải Ngân hà của chúng ta ở giữa bức tranh, mà cả các hướng từ trường dường như nằm đối diện bên trên và bên dưới đĩa. Một sự thay đổi hướng tương tự cũng diễn ra giữa bên trái và bên phải của hình ảnh, từ một bên của trung tâm dải Ngân hà sang phía bên kia.
Tin tốt là lý thuyết động lực thiên hà dường như được chú ý. Nó đã dự đoán các cấu trúc đối xứng và bản đồ mới phản ánh nó. Trong phép chiếu này, các từ trường được xếp song song với mặt phẳng của đĩa thiên hà theo hình xoắn ốc. Hướng này ngược lại phía trên và bên dưới đĩa và các đối xứng quan sát được trong bản đồ Faraday phát sinh từ vị trí của chúng ta trong đĩa thiên hà. Ở đây chúng ta thấy cả các cấu trúc lớn và nhỏ gắn liền với các cấu trúc khí Milky Way hỗn loạn, năng động. Thuật toán bản đồ mới này có một đường bên tuyệt vời, quá, nó đặc trưng cho sự phân bố kích thước của các cấu trúc này. Những cái lớn hơn thì dứt khoát hơn những cái nhỏ hơn, điều này là bình thường đối với các hệ thống hỗn loạn. Phổ này sau đó có thể được xếp chồng lên nhau theo các mô hình động lực học của máy tính - cho phép thử nghiệm phức tạp các mô hình động lực thiên hà.
Bản đồ mới đáng kinh ngạc này không chỉ là một khuôn mặt đẹp khác trong thiên văn học. Bằng cách cung cấp thông tin về từ trường ngoài vũ trụ, chúng tôi cho phép các dự án kính viễn vọng vô tuyến như LOFAR, eVLA, ASKAP, Meerkat và SKA vươn lên một tầm cao mới. Với điều này sẽ đến nhiều bản cập nhật hơn nữa cho Faraday Sky và tiết lộ bí ẩn về nguồn gốc của từ trường thiên hà.
Nguồn gốc của câu chuyện: Max Planck Instut for Astrophysics News. Để đọc thêm: Một bản đồ cải tiến của bầu trời Faraday thiên hà. Tải bản đồ TẠI ĐÂY.
