Pred kratkim smo si ogledali zelo nenavadno vrsto zemljevida - Faraday Sky. Kot vse galaksije ima tudi naša magnetno "osebnost", toda od kod ta polja in kako nastajajo je resnična skrivnost. Raziskovalci so vedno preprosto domnevali, da so jih ustvarili mehanski procesi, kot so tisti, ki se pojavljajo v Zemljini notranjosti in Soncu. Zdaj bo nova študija znanstvenikom omogočila še boljše razumevanje strukture galaktičnih magnetnih polj, kot jih vidimo po naši galaksiji.
Ekipa, ki jo vodi Inštitut Max Planck za astrofiziko (MPA), je zbrala njihove podatke in jih pripravila s teoretičnimi simulacijami, da bi ustvarila še en podroben zemljevid magnetnega neba. Kot je pojasnila članica raziskovalne skupine dr. Tracy Clarke, NRL, "Ključ pri uporabi teh novih tehnik je, da ta projekt združuje več kot 30 raziskovalcev s 26 različnimi projekti in več kot 41.000 meritvami po nebu. Nastala zbirka podatkov je enakovredna škropljenju celotnega neba z viri, ločenimi s kotno razdaljo dveh polnih lun. " Ta ogromna količina podatkov zagotavlja nov videz "vse neba", ki bo omogočil znanstvenikom, da v majhnih podrobnostih izmerijo magnetno strukturo Mlečne poti.
Le kaj je tako novega na tem zemljevidu? Tokrat si ogledamo količino, imenovano Faradayeva globina - zamisel, ki je odvisna od informacij o vidnem polju, določenih na magnetnih poljih. Nastala je s kombiniranjem več kot 41.000 posamičnih meritev, ki so bile nato kombinirane z novo metodo obnove slike. V tem primeru so vsi raziskovalci na MPA specialisti v novi disciplini teorije informacijskega polja. Dr. Tracy Clarke, ki deluje v oddelku za daljinsko zaznavanje NRL, je del ekipe mednarodnih radijskih astronomov, ki je za bazo podatkov zagotovila radijska opazovanja. To je magnetizem v velikem obsegu… in daje tudi najmanjše magnetne lastnosti, ki bodo znanstvenikom omogočile boljše razumevanje narave galaktičnih turbulenc.
Koncept Faradayevega učinka ni nov. Znanstveniki že pol stoletja in pol opazujejo in merijo ta polja. Kako je to storjeno? Ko polarizirana svetloba prehaja skozi magnetizirano gojišče, se ravnina polarizacije prevrne… proces, znan kot Faradayova rotacija. Količina vrtenja kaže smer in moč polja in s tem njegove lastnosti. Polarizirana svetloba se ustvarja tudi iz radijskih virov. Z uporabo različnih frekvenc je mogoče na ta alternativni način izmeriti tudi vrtenje Faradaya. S kombiniranjem vseh teh edinstvenih meritev lahko raziskovalci pridobijo informacije o posamezni poti po Mlečni poti. Za nadaljnjo izboljšanje „velike slike“ je treba informacije zbirati iz različnih virov - potrebo je zapolnilo 26 različnih opazovalnih projektov, ki so skupaj zajemali 41.330 posameznih meritev. Da dobim pojem o velikosti, ki na koncu pomeni približno en radijski vir na kvadratni stopinji neba!
Tudi s takšno globino še vedno obstajajo območja na južnem nebu, kjer je bilo katalogiziranih le nekaj meritev. Za zapolnitev vrzeli in bolj realističen pogled morajo raziskovalci "umestiti med obstoječe podatkovne točke, ki so jih zabeležili." Vendar ta vrsta podatkov povzroča nekaj težav z natančnostjo. Medtem ko lahko mislite, da bi natančnejše meritve imele največji vpliv na zemljevidu, znanstveniki niso povsem prepričani, kako zanesljive bi lahko bile posamezne meritve - še posebej, kadar bi nanje lahko vplivalo okolje okoli njih. V tem primeru najbolj natančne meritve niso vedno najvišje v točkah preslikave. Tako kot Heisenberg je tudi pri pridobivanju meritev negotovost povezana, saj je postopek tako zapleten. Samo ena majhna napaka lahko privede do izkrivljanja vsebine zemljevida.
Zahvaljujoč algoritmu, ki ga je oblikoval MPA, se znanstveniki lahko soočijo s tovrstnimi težavami z zaupanjem, ko sestavljajo slike. Algoritem, imenovan "razširjeni kritični filter", uporablja orodja iz novih strok, znanih kot teorija informacijskega polja - logična in statistična metoda, ki se uporablja za polja. Do zdaj se je izkazala kot učinkovita metoda odpravljanja napak in se celo izkazala kot prednost na drugih znanstvenih področjih, kot sta medicina ali geografija, za številne aplikacije za obdelavo slik in signalov.
Čeprav je ta nov zemljevid odličen asistent za preučevanje naše lastne galaksije, bo pomagal utirati pot tudi raziskovalcem, ki preučujejo ekstragalaktična magnetna polja. Ker bodočnost ponuja nove vrste radijskih teleskopov, kot so LOFAR, eVLA, ASKAP, MeerKAT in SKA, bo zemljevid pomemben vir meritev Faradayevega učinka - znanstvenikom bo omogočilo posodobitev slike in nadaljnje razumevanje izvora galaktična magnetna polja.
Izvirni vir zgodb: Naval Research Laboratory News.
