Οι σπειροειδείς γαλαξίες είναι μια εικονική μορφή. Χρησιμοποιούνται σε λογότυπα προϊόντων και σε κάθε είδους άλλα μέρη. Ζούμε ακόμη και σε ένα. Και παρόλο που μπορεί να φαίνεται προφανές πώς παίρνουν το σχήμα τους, περιστρέφοντας, αυτό δεν ισχύει.
Οι επιστήμονες εξακολουθούν να προβληματίζονται από τους σπειροειδείς γαλαξίες και πώς αποκτούν τη φόρμα τους, με κομψά χέρια γεμάτα αστέρια. Οι αστρονόμοι που συνεργάζονται με τη SOFIA, το Στρατοσφαιρικό Παρατηρητήριο για την Υπέρυθρη Αστρονομία, μελετούν το ρόλο που διαδραματίζουν τα μαγνητικά πεδία παρατηρώντας σπειροειδείς γαλαξίες εκτός από τους δικούς μας. Πρόσφατα, οι επιστήμονες της SOFIA παρατήρησαν τον γαλαξία M77, επίσης γνωστός ως NGC 1068, και παρουσίασαν τα αποτελέσματά τους σε μια νέα μελέτη.
Η νέα μελέτη με τίτλο "SOFIA / HAWC + ανιχνεύει τα μαγνητικά πεδία στο NGC 1068" και θα δημοσιευτεί στο Astrophysical Journal. Ο κύριος συγγραφέας είναι ο Enrique Lopez-Rodriguez, επιστήμονας του Πανεπιστημίου Space Research Association στο SOFIA Science Center στο Ames Research Center της NASA.
«Τα μαγνητικά πεδία είναι αόρατα, αλλά μπορούν να επηρεάσουν την εξέλιξη ενός γαλαξία», δήλωσε ο Lopez-Rodriguez σε δελτίο τύπου. «Έχουμε μια πολύ καλή κατανόηση του πώς η βαρύτητα επηρεάζει τις γαλαξιακές δομές, αλλά μόλις αρχίζουμε να μαθαίνουμε τον ρόλο που διαδραματίζουν τα μαγνητικά πεδία».
Ο M77 είναι ένας σπειροειδής γαλαξίας περίπου 47 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά. Είναι ένας φραγμένος σπειροειδής γαλαξίας, παρόλο που η γραμμή δεν είναι ορατή σε ορατό φως. Έχει έναν ενεργό γαλαξιακό πυρήνα, που επίσης δεν φαίνεται σε ορατό φως, και φιλοξενεί μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα (SMBH) που είναι διπλάσια από το Sgr A *, το SMBH στο κέντρο του Γαλαξία. Το M77 είναι μεγαλύτερο από τον Γαλαξία: έχει περίπου 85.000 έτη φωτός σε ακτίνα και ο Γαλαξίας είναι περίπου 53.000. Το M77 έχει περίπου 300 δισεκατομμύρια αστέρια, ενώ ο Γαλαξίας μας κυμαίνεται μεταξύ 250 και 400 δισεκατομμυρίων.
Το M 77 είναι ο πλησιέστερος σπειροειδής γαλαξίας μεγάλης σχεδίασης με τόσο φωτεινό ενεργό γαλαξιακό πυρήνα (AGN) όσο και φωτεινή κυκλική πυρηνική έκρηξη.
Οι σπειροειδείς βραχίονες του M 77 είναι γεμάτοι περιοχές με έντονο σχηματισμό αστεριών που ονομάζεται αστέρι. Οι αόρατες γραμμές μαγνητικού πεδίου ακολουθούν στενά τους σπειροειδείς βραχίονες, αν και τα μάτια μας δεν μπορούν να τα δουν. Αλλά η SOFIA μπορεί και η ύπαρξή τους υποστηρίζει μια ευρέως διαδεδομένη θεωρία που εξηγεί πώς αυτά τα όπλα παίρνουν τη μορφή τους. Ονομάζεται «θεωρία πυκνότητας κυμάτων».
Πριν αναπτυχθεί η θεωρία πυκνότητας κυμάτων στα μέσα της δεκαετίας του 1960, υπήρχαν προβλήματα εξήγησης των σπειροειδών βραχιόνων σε έναν γαλαξία. Σύμφωνα με το «πρόβλημα τυλίγματος», οι σπειροειδείς βραχίονες θα εξαφανίζονταν μετά από λίγες τροχιές και θα μπορούσαν να διακριθούν από τον υπόλοιπο γαλαξία.
Ακολουθεί ένα γρήγορο βίντεο που δείχνει το πρόβλημα της εκκαθάρισης.
Η θεωρία πυκνότητας κυμάτων λέει ότι τα ίδια τα χέρια είναι ξεχωριστά από τα αστέρια και το αέριο και τη σκόνη που ταξιδεύουν μέσω των κυμάτων πυκνότητας. Τα χέρια είναι το ορατό μέρος των ίδιων των κυμάτων πυκνότητας, και τα αστέρια κινούνται μέσα και έξω από τα κύματα. Έτσι, τα χέρια δεν είναι μόνιμες κατασκευές από αστέρια, παρόλο που μοιάζει.
Ακολουθεί ένα σύντομο βίντεο που δείχνει πώς τα κύματα πυκνότητας δημιουργούν σπειροειδείς βραχίονες στους γαλαξίες.
Οι παρατηρήσεις της SOFIA δείχνουν ότι οι γραμμές μαγνητικού πεδίου εκτείνονται σε όλη την έκταση των βραχιόνων, σε απόσταση 24.000 ετών φωτός. Σύμφωνα με τη μελέτη, οι βαρυτικές δυνάμεις που βοήθησαν στη δημιουργία του σπειροειδούς σχήματος του γαλαξία συμπιέζουν τα μαγνητικά πεδία, τα οποία υποστηρίζουν τη θεωρία των κυμάτων πυκνότητας.
«Είναι η πρώτη φορά που έχουμε δει μαγνητικά πεδία ευθυγραμμισμένα σε τόσο μεγάλες κλίμακες με την τρέχουσα γέννηση των αστεριών στους σπειροειδείς βραχίονες», δήλωσε ο Lopez-Rodriquez. «Είναι πάντα συναρπαστικό να έχουμε παρατηρητικά στοιχεία που υποστηρίζουν θεωρίες.»
Οι γραμμές μαγνητικού πεδίου στους γαλαξίες είναι πολύ δύσκολο να παρατηρηθούν και το νεότερο όργανο της SOFIA το καθιστά δυνατό. Ονομάζεται HAWC + ή το Airborne Wideband Camera-Plus υψηλής ανάλυσης. Το HAWC + λειτουργεί στο υπέρυθρο υπέρυθρο για να παρατηρεί κόκκους σκόνης, οι οποίοι ευθυγραμμίζονται κάθετα με τις γραμμές μαγνητικού πεδίου στο M77. Αυτό επιτρέπει στους αστρονόμους να συμπεράνουν το σχήμα και την κατεύθυνση του υποκείμενου μαγνητικού πεδίου.
Υπάρχουν πολλές πιθανές παρεμβολές στο M 77, όπως το διάσπαρτο ορατό φως και η ακτινοβολία από σωματίδια υψηλής ενέργειας, αλλά η υπέρυθρη ακτινοβολία δεν επηρεάζεται από αυτά. Η ικανότητα της SOFIA να βλέπει στο μήκος κύματος των 89 μικρών του επιτρέπει να βλέπει καθαρά τους κόκκους σκόνης. Το HAWC + είναι επίσης ένα πολωσίμετρο απεικόνισης, μια συσκευή που μετρά και ερμηνεύει την πολωμένη ηλεκτρομαγνητική ενέργεια.
Αυτή η μελέτη ασχολείται μόνο με έναν γαλαξία με έναν σπειροειδή βραχίονα, οπότε πρέπει να γίνουν περισσότερα. Δεν είναι σαφές πώς οι γραμμές μαγνητικού πεδίου μπορούν να διαδραματίσουν ρόλο στη δομή άλλων γαλαξιών, συμπεριλαμβανομένων των παράτυπων. Φαίνεται όμως ότι αυτή η ομάδα έχει αναπτύξει μια μέθοδο μελέτης αυτών των γαλαξιών.
Όπως λένε στο συμπέρασμα της εργασίας τους, «Τα αποτελέσματα που παρουσιάστηκαν εδώ, μαζί με τις προηγούμενες μελέτες μας για το M 82 και το NGC 253 (Jones et al. 2019), παρέχουν στοιχεία ότι η πολωσιμετρία FIR (Far-Infrared) μπορεί να είναι ένα πολύτιμο εργαλείο για τη μελέτη της δομής του μαγνητικού πεδίου σε εξωτερικούς γαλαξίες, ιδιαίτερα σε περιοχές με μεγάλο οπτικό βάθος. "
Περισσότερο:
- Δελτίο Τύπου: Πώς να διαμορφώσετε έναν σπειροειδή γαλαξία
- Ερευνητικό έγγραφο: Το SOFIA / HAWC + εντοπίζει τα μαγνητικά πεδία στο NGC 1068
- HAWC +
- Space Magazine: Messier 77 - ο Cetus A Barred Spiral Galaxy
