Vijačno magnetno polje, ki se v Orionu ovije okoli molekularnega oblaka. Kreditna slika: NRAO / AUI / NSF Klikni za povečavo
Astronomi so danes (v četrtek, 12. januarja) objavili, kaj je morda prvo odkritje spiralnega magnetnega polja v medzvezdnem prostoru, zavitega kot kača okoli plinskega oblaka v ozvezdju Orion.
"To strukturo si lahko predstavljate kot velikanskega, magnetnega Slinkyja, ovitega okoli dolgega medzvezdnega oblaka, podobnega prstu," je dejal Timothy Robishaw, študent astronomije na kalifornijski univerzi v Berkeleyju. „Linija magnetnega polja so kot raztegnjeni gumijasti trakovi; napetost stisne oblak v njegovo nitasto obliko. "
Astronomi že dolgo upajo, da bodo našli konkretne primere, v katerih magnetne sile neposredno vplivajo na obliko medzvezdnih oblakov, toda po Robishawu "teleskopi še niso bili kos nalogi ... do sedaj."
Ugotovitve so prvi dokazi o strukturi magnetnega polja okoli medzvezdnega oblaka v obliki nitke, znanega kot Orionov molekulski oblak.
Današnje napoved Robishawa in Carla Heilesa, profesorja astronomije v UC Berkeley, je bilo objavljeno na sestanku Ameriškega astronomskega društva v Washingtonu, D.C.
Medzvezdni molekularni oblaki so rojstna mesta zvezd, Orionov molekulski oblak pa vsebuje dve taki zvezdni drevesnici - eno v pasu in drugo v meču ozvezdja Orion. Medzvezdni oblaki so gosta območja, vdelana v zunanji medij veliko manjše gostote, "gosto" medzvezdni oblaki pa so po zemeljskih standardih popoln vakuum. V kombinaciji z magnetnimi silami velika velikost teh oblakov naredi dovolj težnosti, da jih potegnemo skupaj, da naredijo zvezde.
Astronomi že nekaj časa vedo, da so številni molekularni oblaki nitaste strukture, za katere se domneva, da so oblike oblikovane z ravnotežjem med silo gravitacije in magnetnimi polji. Večina astrofizikov jih je pri izdelavi teoretskih modelov teh oblakov obravnavala kot krogle, ne kot prstne nitke. Vendar je teoretična obdelava, ki jo je leta 2000 objavil Drs. Jason Fiege in Ralph Pudritz z univerze McMaster sta predlagala, da morajo filamentarni molekularni oblaki ob pravilni obdelavi pokazati spiralno magnetno polje okoli dolge osi oblaka. To je prva opazovalna potrditev te teorije.
"Merjenje magnetnih polj v vesolju je zelo težka naloga," je dejal Robishaw, "ker je polje v medzvezdnem prostoru zelo šibko in ker obstajajo sistematični merilni učinki, ki lahko prinesejo napačne rezultate."
Podpis magnetnega polja, usmerjenega proti Zemlji ali stran od njega, je znan kot Zeeman-ov učinek in ga opazimo kot cepljenje radiofrekvenčne črte.
"Analogija bi bila, ko skenirate radijski klic in dobite isto postajo, ločeno z majhnim praznim prostorom," je pojasnil Robishaw. "Velikost praznega prostora je sorazmerna z jakostjo magnetnega polja na lokaciji v prostoru, kjer postaja oddaja."
Signal v tem primeru oddaja na radijskem številu na 1420 MHz z medzvezdnim vodikom - najpreprostejšim in najpogostejšim atomom v vesolju. Oddajnik se nahaja v ozvezdju Orion 1750 svetlobnih let.
Antena, ki je sprejela te radijske oddaje, je Teleskop o zeleni banki Nacionalne znanstvene fundacije (GBT), ki ga upravlja Nacionalni observatorij za radio astronomijo. Teleskop, visok 148 metrov (485 čevljev), s posodo premera 100 metrov (300 čevljev), se nahaja v Zahodni Virginiji, kjer je bilo 13.000 kvadratnih kilometrov postavljenih kot nacionalna radio tiha cona. To omogoča radio astronomom, da brez motenj iz umetnih signalov opazujejo radijske valove, ki prihajajo iz vesolja.
Z uporabo GBT sta Robishaw in Heiles opazovala radijske valove po rezinah čez molekulski oblak Orion in ugotovila, da je magnetno polje obrnilo svojo smer, usmerjeno proti Zemlji na zgornji strani oblaka in stran od nje na spodnji strani. S predhodnimi opazovanji zvezdne svetlobe so preverili, kako je usmerjeno magnetno polje pred oblakom. (Ni možnosti, da pridobite informacije o dogajanju za oblakom, saj je oblak tako gost, da niti optična svetloba niti radijski valovi ne morejo prodreti vanj.) Ko so združili vse razpoložljive meritve, se je pojavila slika vzorca, ki se ovija okoli oblaka .
"Ti rezultati so me iz več razlogov neverjetno navdušili," je dejal Robishaw. "Obstajajo znanstveni rezultati strukture spiralnih polj. Potem je tu uspešno merjenje: ta vrsta opazovanja je zelo težka in trajalo je več deset ur na teleskopu, da bi razumeli, kako se ta ogromna jed odziva na polarizirane radijske valove, ki so podpis magnetnega polja. "
Rezultati teh raziskav so Robishawu in Heilesu namigovali, da GBT ni le brez primerjave med velikimi radijskimi teleskopi za merjenje magnetnih polj, ampak je edini, ki lahko zanesljivo zazna šibka magnetna polja.
Heiles je opozoril, da za opazovano strukturo magnetnega polja obstaja ena možna razlaga: Polje je lahko ovito okoli sprednje strani oblaka.
"To je zelo gost predmet," je dejal Heiles. "Zgodi se tudi, da leži znotraj izrezane lupine zelo velikega udarnega vala, ki je nastal, ko je v sosednjem ozvezdju Eridanus eksplodiralo veliko zvezd."
Ta udarni val bi s seboj nosil magnetno polje, je dejal: "dokler ne doseže molekulskega oblaka! Linije magnetnega polja bi se raztegnile čez obraz oblaka in zavile okoli strani. Podpis take konfiguracije bi bil zelo podoben tistemu, ki ga vidimo zdaj. Kar nas v resnici prepriča, da gre za spiralno polje, je to, da se zdi, da je stalni kot nagiba do linij polja čez obraz oblaka. "
Vendar pa je mogoče stanje razjasniti z nadaljnjimi raziskavami. Robishaw in Heiles načrtujeta razširiti meritve v tem oblaku in druge z uporabo GBT. Sodelovali bodo tudi s kanadskimi kolegi, da bodo lahko merili polje čez obraz tega in drugih oblakov.
"Upamo, da bomo zagotovili dovolj dokazov, da bomo razumeli, kakšna je prava struktura tega magnetnega polja," je dejal Heiles. "Jasno razumevanje je bistvenega pomena, da resnično razumemo procese, s katerimi molekularni oblaki tvorijo zvezde v galaksiji Mlečna pot."
Raziskavo je podprla Nacionalna znanstvena fundacija.
