Spiralne galaksije so ikonična oblika. Uporabljajo se v logotipih izdelkov in na vseh drugih mestih. V enem živimo celo. In čeprav se morda zdi očitno, kako dobijo obliko z vrtenjem, to ni tako.
Znanstvenike še vedno zmedejo spiralne galaksije in kako dobijo obliko, z elegantnimi rokami, polnimi zvezd. Astronomi, ki sodelujejo s SOFIA, Stratosferskim opazovalnikom za infrardečo astronomijo, preučujejo, kakšno vlogo igrajo magnetna polja z opazovanjem spiralnih galaksij, ki niso naše. Pred kratkim so znanstveniki SOFIA opazovali galaksijo M77, znano tudi kot NGC 1068, in svoje rezultate predstavili v novi raziskavi.
Nova študija z naslovom SOFIA / HAWC + sledi magnetnim poljem v NGC 1068 in bo objavljena v Astrophysical Journal. Glavni avtor je Enrique Lopez-Rodriguez, znanstvenik združenja za vesoljske raziskave univerz v Znanstvenem centru SOFIA v Nasinem raziskovalnem centru Ames.
"Magnetna polja so nevidna, vendar lahko vplivajo na razvoj galaksije," je v sporočilu za javnost dejal Lopez-Rodriguez. "Precej dobro razumemo, kako gravitacija vpliva na galaktične strukture, vendar se šele začnemo učiti vloge, ki jo igrajo magnetna polja."
M77 je spiralna galaksija, ki je oddaljena približno 47 milijonov svetlobnih let. To je spiralna galaksija z zaporo, čeprav palice ni mogoče videti v vidni svetlobi. Ima aktivno galaktično jedro, ki ga tudi ne vidimo v vidni svetlobi, in gosti supermasivno črno luknjo (SMBH), ki je dvakrat večja od Sgr A *, SMBH v središču Mlečne poti. M77 je večji od Mlečne poti: v polmeru je približno 85.000 svetlobnih let, Mlečna pot pa približno 53.000. M77 ima približno 300 milijard zvezd, Mlečna pot pa med 250 in 400 milijardami.
M 77 je najbližja spiralna galaksija velikega oblikovanja s svetlo aktivnim galaktičnim jedrom (AGN) in svetlobnim krožnojedrskim zvezdnim pasom.
Spiralne roke M 77 so polne območij intenzivnega tvorjenja zvezd, imenovanih zvezdni udari. Nevidne črte magnetnega polja tesno sledijo spiralnim krakom, čeprav jih naše oči ne morejo videti. Toda SOFIA lahko in njihov obstoj podpira široko zastavljeno teorijo, ki pojasnjuje, kako te orožje dobijo obliko. Imenuje se "teorija gostote valov."
Preden je bila razvita teorija gostote valov sredi šestdesetih let prejšnjega stoletja, so bile težave pri razlagi spiralnih krakov v galaksiji. Po "težavi vijuganja" bi spiralne roke izginile po le nekaj orbiti in bi jih ne razlikovale od preostale galaksije.
Tu je hitri video, ki prikazuje težavo vijuganja.
Teorija gostote valov pravi, da so roke same ločene od zvezd in plina in prahu, ki potujejo skozi valove gostote. Roke so vidni del valov gostote, zvezde pa se premikajo valove in zunaj njih. Torej orožje niso stalne strukture iz zvezd, čeprav je tako videti.
Tu je kratek video, ki prikazuje, kako valovi gostote ustvarjajo spiralne roke v galaksijah.
Opazovanja SOFIA kažejo, da se črte magnetnega polja raztezajo vse čez roke, na razdalji 24.000 svetlobnih let. Glede na študijo gravitacijske sile, ki so pomagale ustvariti spiralno obliko galaksije, stisnejo magnetna polja, kar podpira teorijo gostote valov.
"To smo prvič videli magnetna polja, poravnana na tako velikih lestvicah, s trenutno zvezdo rojstva v spiralnih rokah," je dejal Lopez-Rodriquez. "Vedno je vznemirljivo imeti opazovalne dokaze, ki podpirajo teorije."
Črte magnetnega polja v galaksijah je zelo težko opazovati, najnovejši instrument SOFIA pa omogoča. Imenuje se HAWC + ali širokopojasna kamera z visoko ločljivostjo zračnega prostora-Plus. HAWC + deluje v daljinskem infrardečem opazovanju zrn prahu, ki so poravnani pravokotno na črte magnetnega polja v M77. To omogoča astronomom, da sklepajo o obliki in smeri osnovnega magnetnega polja.
V M 77 je veliko možnih motenj, kot so razpršena vidna svetloba in sevanje iz visokoenergijskih delcev, a daljno infrardeče delovanje ne vpliva nanje. Zmožnost SOFIA, da vidi valovno dolžino 89 mikronov, omogoča, da jasno vidi prašna zrna. HAWC + je tudi slikovni polarimeter, naprava, ki meri in interpretira polarizirano elektromagnetno energijo.
Ta študija obravnava samo eno galaksijo spiralnih krakov, zato je treba še veliko dela. Ni jasno, kako lahko črte magnetnega polja igrajo vlogo v strukturi drugih galaksij, vključno z neurejenimi. A videti je, da je ta skupina razvila metodo za preučevanje teh galaksij.
Kot pravijo v zaključku svojega prispevka, "Rezultati, predstavljeni tukaj, skupaj z našimi predhodnimi študijami M 82 in NGC 253 (Jones et al. 2019), dokazujejo, da je FIR (daljinsko infracrvena) polarimetrija lahko dragoceno orodje za preučevanje strukture magnetnega polja v zunanjih galaksijah, zlasti v regijah z veliko optično globino. "
Več:
- Sporočilo za javnost: Kako oblikovati spiralno galaksijo
- Raziskovalni članek: SOFIA / HAWC + sledi NGC 1068 magnetnim poljem
- HAWC +
- Vesoljska revija: Messier 77 - spiralna galaksija Cetus A s preprekami
