Kudos στους επιστήμονες του Max Planck Institut και μια διεθνή ομάδα ραδιο αστρονόμων για έναν απίστευτα λεπτομερή νέο χάρτη των μαγνητικών πεδίων του γαλαξία μας! Αυτός ο μοναδικός χάρτης παντός ουρανού έχει ξεπεράσει τους προκατόχους του και μας δίνει μια εικόνα για τη δομή του μαγνητικού πεδίου του Γαλαξία πέρα από οτιδήποτε έχει δει μέχρι τώρα. Τι είναι τόσο ξεχωριστό για αυτό; Μας δείχνει μια ποιότητα γνωστή ως βάθος Faraday - μια ιδέα που λειτουργεί σύμφωνα με μια συγκεκριμένη οπτική γωνία. Για την κατασκευή του χάρτη, τα δεδομένα συγχωνεύτηκαν από 41.000 μετρήσεις που συλλέχθηκαν από μια νέα τεχνική ανακατασκευής εικόνας. Τώρα μπορούμε να δούμε όχι μόνο την κύρια δομή των γαλαξιακών πεδίων, αλλά λιγότερο εμφανή χαρακτηριστικά όπως η αναταραχή στο γαλαξιακό αέριο.
Λοιπόν, τι ακριβώς σημαίνει ένας νέος χάρτης αυτού του είδους; Όλοι οι γαλαξίες διαθέτουν μαγνητικά πεδία, αλλά η πηγή τους είναι ένα μυστήριο. Από τώρα, μπορούμε να μαντέψουμε ότι συμβαίνουν μόνο λόγω διεργασιών δυναμό… όπου η μηχανική ενέργεια μετατρέπεται σε μαγνητική ενέργεια. Αυτός ο τύπος δημιουργίας είναι απόλυτα φυσιολογικός και συμβαίνει εδώ στη Γη, τον Ήλιο, ακόμα και σε μικρότερη κλίμακα, όπως ένα ραδιόφωνο με χειροκίνητο στρόφαλο - ή ένας φακός Faraday! Δείχνοντας μας πού συμβαίνουν οι δομές μαγνητικών πεδίων στον Γαλαξία, μπορούμε να κατανοήσουμε καλύτερα τους γαλαξιακούς δυναμούς.
Για τον τελευταίο ενάμιση αιώνα, γνωρίζουμε την περιστροφή του Faraday και οι επιστήμονες το χρησιμοποιούν για τη μέτρηση των κοσμικών μαγνητικών πεδίων. Αυτή η ενέργεια συμβαίνει όταν το πολωμένο φως περνά μέσα από ένα μαγνητισμένο μέσο και το επίπεδο πόλωσης περιστρέφεται. Το ύψος της στροφής εξαρτάται από την ισχύ και την κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου. Με την παρατήρηση της περιστροφής μπορούμε να κατανοήσουμε περαιτέρω τις ιδιότητες των παρεμβαλλόμενων μαγνητικών πεδίων. Οι αστρονόμοι του ραδιοφώνου συλλέγουν και εξετάζουν το πολωμένο φως από μακρινές ραδιοφωνικές πηγές που περνούν από τον γαλαξία μας στο δρόμο προς μας. Το φαινόμενο Faraday μπορεί στη συνέχεια να κριθεί μετρώντας την πόλωση της πηγής σε διάφορες συχνότητες. Ωστόσο, αυτές οι μετρήσεις μπορούν να μας πουν μόνο για το μονοπάτι μέσω του Γαλαξία μας. Για να δείτε τα πράγματα στο σύνολό του, πρέπει να μάθετε πόσες πηγές είναι διάσπαρτες στον ορατό ουρανό. Εδώ έπαιξε σημαντικό ρόλο η διεθνής ομάδα ραδιο αστρονόμων. Αποδείχτηκαν δεδομένα από 26 διαφορετικά έργα που έδωσαν συνολικά 41.300 πηγές ακριβείας - κατά μέσο όρο περίπου μία πηγή ραδιοφώνου ανά τετραγωνικό βαθμό ουρανού.
Παρόλο που ακούγεται σαν πληθώρα πληροφοριών, δεν είναι ακόμα αρκετά. Υπάρχουν τεράστιες περιοχές, ιδίως στο νότιο ουρανό, όπου υπάρχουν μόνο λίγες μετρήσεις. Λόγω αυτής της έλλειψης δεδομένων, πρέπει να παρεμβάλλουμε μεταξύ των υπαρχόντων σημείων δεδομένων και αυτό δημιουργεί τα δικά του προβλήματα. Πρώτον, η ακρίβεια ποικίλλει και οι ακριβέστερες μετρήσεις θα βοηθήσουν. Επίσης, οι αστρονόμοι δεν είναι ακριβώς σίγουροι για το πόσο αξιόπιστη μπορεί να είναι μια μόνο μέτρηση - πρέπει απλώς να κάνουν την καλύτερη εκτίμησή τους με βάση τις πληροφορίες που έχουν. Ωστόσο, υπάρχουν και άλλα προβλήματα. Υπάρχουν αβεβαιότητες μέτρησης λόγω του πολύπλοκου χαρακτήρα της διαδικασίας. Ένα μικρό σφάλμα μπορεί να αυξηθεί κατά δέκα φορές και αυτό θα μπορούσε να περιπλέξει τον χάρτη εάν δεν διορθωθεί. Για να βοηθήσουν στην επίλυση αυτών των προβλημάτων, οι επιστήμονες στο MPA ανέπτυξαν έναν νέο αλγόριθμο για τη λήψη εικόνας, που ονομάζεται "εκτεταμένο κρίσιμο φίλτρο". Στη δημιουργία της, η ομάδα χρησιμοποιεί εργαλεία που παρέχονται από τη νέα πειθαρχία γνωστή ως θεωρία πεδίου πληροφοριών - ένα ισχυρό εργαλείο που συνδυάζει λογικές και στατιστικές μεθόδους με εφαρμοσμένα πεδία και το αντισταθμίζει έναντι ανακριβών πληροφοριών. Αυτό το νέο έργο είναι συναρπαστικό γιατί μπορεί επίσης να εφαρμοστεί σε άλλους χώρους απεικόνισης και επεξεργασίας σήματος σε εναλλακτικά επιστημονικά πεδία.
«Εκτός από τον λεπτομερή χάρτη βάθους Faraday (Εικ. 1), ο αλγόριθμος παρέχει έναν χάρτη των αβεβαιοτήτων (Εικ. 2). Ειδικά στον γαλαξιακό δίσκο και στην λιγότερο καλά παρατηρημένη περιοχή γύρω από τον νότιο ουράνιο πόλο (κάτω δεξιό τεταρτημόριο), οι αβεβαιότητες είναι σημαντικά μεγαλύτερες. " λέει η ομάδα. «Για να τονίσουμε καλύτερα τις δομές του γαλαξιακού μαγνητικού πεδίου, στο Σχήμα 3 (παραπάνω) το αποτέλεσμα του γαλαξιακού δίσκου έχει αφαιρεθεί, έτσι ώστε να εμφανίζονται πιο αδύναμα χαρακτηριστικά πάνω και κάτω από τον γαλαξιακό δίσκο. Αυτό αποκαλύπτει όχι μόνο τη εμφανή οριζόντια ζώνη του δίσκου αερίου του Γαλαξία μας στο μέσο της εικόνας, αλλά επίσης ότι οι κατευθύνσεις του μαγνητικού πεδίου φαίνεται να είναι αντίθετες πάνω και κάτω από το δίσκο. Μια ανάλογη αλλαγή κατεύθυνσης πραγματοποιείται επίσης μεταξύ της αριστεράς και της δεξιάς πλευράς της εικόνας, από τη μία πλευρά του κέντρου του Γαλαξία προς την άλλη. "
Τα καλά νέα είναι ότι η θεωρία του γαλαξιακού δυναμό φαίνεται να είναι σωστή. Έχει προβλέψει συμμετρικές δομές και ο νέος χάρτης το αντικατοπτρίζει. Σε αυτήν την προβολή, τα μαγνητικά πεδία ευθυγραμμίζονται παράλληλα με το επίπεδο του γαλαξιακού δίσκου σε μια σπείρα. Αυτή η κατεύθυνση είναι αντίθετη πάνω και κάτω από το δίσκο και οι παρατηρούμενες συμμετρίες στον χάρτη Faraday προκύπτουν από τη θέση μας μέσα στον γαλαξιακό δίσκο. Εδώ βλέπουμε τόσο μεγάλες όσο και μικρές κατασκευές συνδεδεμένες με τις ταραχώδεις, δυναμικές δομές αερίου του Γαλαξία. Αυτός ο νέος αλγόριθμος χαρτών έχει επίσης μια εξαιρετική πλευρική γραμμή… χαρακτηρίζει την κατανομή μεγέθους αυτών των δομών. Τα μεγαλύτερα είναι πιο καθοριστικά από τα μικρότερα, κάτι που είναι φυσιολογικό για ταραχώδη συστήματα. Αυτό το φάσμα μπορεί στη συνέχεια να συσσωρευτεί σε μοντέλα δυναμικών υπολογιστών - επιτρέποντας περίπλοκες δοκιμές των γαλαξιακών μοντέλων δυναμό.
Αυτός ο απίστευτος νέος χάρτης είναι κάτι περισσότερο από ένα άλλο όμορφο πρόσωπο στην αστρονομία. Παρέχοντας πληροφορίες σχετικά με τα εξωγαλακτικά μαγνητικά πεδία, επιτρέπουμε σε ραδιοτηλεσκόπια, όπως τα LOFAR, eVLA, ASKAP, Meerkat και SKA να ανεβαίνουν σε νέα ύψη. Με αυτό θα έρθουν ακόμη περισσότερες ενημερώσεις στον Faraday Sky και θα αποκαλυφθεί το μυστήριο της προέλευσης των γαλαξιακών μαγνητικών πεδίων.
Πρωτότυπη Πηγή Ιστορίας: Max Planck Institut for Astrophysics News Release. Για περαιτέρω ανάγνωση: Ένας βελτιωμένος χάρτης του γαλαξιακού ουρανού Faraday ». Κατεβάστε τον χάρτη ΕΔΩ.
