|
Загадочные вариации внегалактических магнитных полей
|
|
|
|
Магнитные поля распространены во Вселенной, но их невероятно сложно изучать. Они не излучают и не отражают свет напрямую, и свет всего электромагнитного спектра остается основным источником астрофизических данных. Вместо этого исследователи должны были найти эквивалент космических железных опилок — материю в галактиках, которая чувствительна к магнитным полям, а также излучает свет, отмеченный структурой и интенсивностью полей. В новом исследовании, опубликованном в The Astrophysical Journal, несколько астрофизиков из Стэнфорда изучили инфракрасные сигналы именно от такого материала — магнитно выровненных пылинок, погруженных в холодные плотные облака областей звездообразования. Сравнение со светом от электронов космических лучей, отмеченным магнитными полями в более теплом и рассеянном материале, показало удивительные различия в измеренных магнитных полях галактик.
|
|
|
Стэнфордский астрофизик и член Института ускорения частиц и космологии Кавли (KIPAC) Энрике Лопес-Родригес объясняет различия и то, что они могут означать для галактического роста и эволюции. Родом с Канарских островов, Лопес-Родригес приехал в район залива в качестве ученого из Стратосферной обсерватории для инфракрасной астрономии (SOFIA), реактивный лайнер Boeing 737, модифицированный для перевозки инструментов над большей частью атмосферной пыли и водяного пара, которые блокируют инфракрасный свет. Перед завершением программы SOFIA в 2022 году Лопес-Родригес присоединился к Стэнфорду, где продолжает анализировать унаследованные данные SOFIA в качестве одного из главных исследователей SALSA, исследования внегалактического магнетизма с SOFIA. Это интервью было отредактировано для ясности и краткости.
|
|
|
|
Можете ли вы описать свои выводы? Что делает их такими новаторскими?
|
|
|
|
Это первое исследование, сравнивающее магнитные поля в различных физических средах других галактик. Для этого мы изучили 15 различных близлежащих галактик как в радиодиапазоне, так и в дальнем инфракрасном диапазоне. У нас есть два разных главных исследователя для этого исследования: я для инфракрасных данных и Суи Энн Мао из Института радиоастрономии им. Макса Планка в Германии для радиоданных. Наши группы обнаружили два очень разных магнитных поля в одних и тех же галактиках. Радионаблюдения прослеживают очень упорядоченное магнитное поле в ионизированной, теплой и диффузной среде на расстоянии от одного до двух килопарсеков над изучаемыми нами галактическими дисками [один килопарсек составляет 3260 световых лет], в то время как свет в дальнем инфракрасном диапазоне, испускаемый магнитно ориентированными пылинками в срединной плоскости диски показывают магнитное поле, которое почти в два раза хаотичнее. Таким образом, области с большим звездообразованием имели более сильные и хаотические магнитные поля.
|
|
|
|
О чем говорят нам эти хаотические магнитные поля?
|
|
|
|
Спиральные рукава имеют запутанные магнитные поля из-за активности звездообразования и образования молекулярных облаков, что указывает на высокий уровень турбулентности и, возможно, на место, где магнитные поля могут усиливаться. Напротив, области между рукавами спиральных галактик и в среде над и под диском имеют хорошо упорядоченные магнитные поля, что указывает на то, что вращение галактики может играть роль в упорядочении этих магнитных полей. В общем, мы не знаем роли магнитных полей в эволюции галактик, но эти наблюдения в дальнем инфракрасном диапазоне говорят нам, что магнитные поля неразрывно связаны с областями звездообразования, что является ключом к формированию галактик. Мы не знаем точно, как они связаны, но мы думаем, что между ними может быть какая-то петля обратной связи.
|
|
|
|
Что дальше? Как вы будете искать природу петли обратной связи?
|
|
|
|
Благодаря этому результату мы теперь можем проводить трехмерные исследования магнитных полей в других галактиках, которые помогут нам изучить их влияние на активность звездообразования и эволюцию галактик. Но нам также нужны наблюдения с более высоким угловым разрешением, чтобы мы могли поближе рассмотреть области звездообразования, и нам также необходимо изучить магнитные поля в космическом времени. Хорошей новостью является то, что мы уже получаем такие данные с помощью ALMA (большой миллиметровый/субмиллиметровый массив Atacama). Кроме того, следующее поколение космических миссий НАСА также включает те же типы поляриметрических наблюдений в дальнем инфракрасном диапазоне, которые мы использовали, только лучше, для изучения магнитных полей в статистической выборке галактик.
|
|
|
|
В исследовании также участвуют несколько других исследователей из Стэнфорда. Как вы все собрались здесь?
|
|
|
|
Что касается меня, то в НАСА я был специалистом по приборам и летал более 100 раз с SOFIA — хотя каждый полет был приключением, на самом деле для меня это было слишком много раз. Большинство наблюдений, которые мы использовали в этом исследовании, я сделал сам с помощью HAWC+ [бортовой широкополосной камеры высокого разрешения+, формирователя изображения в дальнем инфракрасном диапазоне и поляриметра]. Я знал прибор и то, как работать с данными, и создал новый режим наблюдения, который улучшил чувствительность и время сбора данных наблюдения на 300%. Мое исследование сосредоточено на изучении магнитных полей в галактиках, и, поскольку я уже тесно работал с инструментом, сбором данных и анализом, этот проект идеально подходил для меня.
|
|
|
|
После SOFIA я захотел заниматься наукой на полную ставку, и KIPAC очень хорошо открыл для меня эту дверь. Особенно, когда я узнал, что [ассистент профессора] Сьюзен Кларк тоже приедет сюда, и понял, что ее исследовательские цели очень хорошо совпадают с моими. У нас также есть Мернуш [Тахани], изучающий магнитные поля Млечного Пути в радиодиапазоне, Серхио [Мартин-Альварес], занимающийся магнито-гидродинамическим моделированием, и Алекс [Алехандро С. Борлафф], приехавший из НАСА. - Эймс в качестве научного сотрудника НАСА. Теперь у нас здесь, в Стэнфорде, есть широкий спектр знаний в области магнетизма, что делает нас уникальной командой, идеально подходящей для извлечения максимальной научной пользы из этих наблюдений SALSA.
|
|
|
|
Источник
|
