Астрономы десятилетиями изучают звезды и планеты, чтобы понять устройство нашей галактики. Но доктор Джо-Энн Браун из Университета Калгари сосредоточилась на том, что невозможно увидеть напрямую, – магнитном поле Млечного Пути.
“Без магнитного поля галактика коллапсировала бы сама в себя под действием гравитации”, – сказала Браун, профессор кафедры физики и астрономии. По ее словам, понимание нынешней структуры поля необходимо, чтобы строить точные модели его будущей эволюции.
В этом месяце Браун и ее коллеги опубликовали сразу две работы – в журналах The Astrophysical Journal и The Astrophysical Journal Supplement Series. В них представлен обширный набор новых данных и трехмерная модель магнитного поля галактики, которыми смогут пользоваться астрономы по всему миру.
Данные собрали с помощью нового радиотелескопа в Доминионской радиоастрофизической обсерватории в Британской Колумбии – объекте Национального исследовательского совета Канады. Телескоп просканировал северное небо на нескольких радиочастотах, что позволило детально изучить структуру магнитного поля.
“Широкий охват позволяет детально изучить структуру магнитного поля”, – объясняет доктор Анна Ордог, ведущий автор первого исследования. Набор данных стал частью международного проекта GMIMS – Глобального исследования магнитоионной среды, направленного на картирование магнитного поля Млечного Пути.
Чтобы “увидеть” невидимое поле, ученые измеряли так называемое вращение Фарадея – эффект, при котором радиоволны изменяются, проходя через области с электронами и магнитными полями.
“Это можно сравнить с преломлением света. Соломинка в стакане воды кажется изогнутой из-за взаимодействия света с веществом, – отметила аспирантка Ребекка Бут, ведущая автор второго исследования. – Фарадеевское вращение – похожий принцип, только здесь радиоволны взаимодействуют с электронами и магнитными полями в космосе”.
Анализ этих изменений позволил команде построить карту магнитного поля на больших участках галактики.
Особое внимание Бут уделила рукаву Стрельца – одному из спиральных рукавов Млечного Пути. Оказалось, что там направление магнитного поля противоположно остальной части галактики.
“Если смотреть на галактику сверху, общее магнитное поле вращается по часовой стрелке, – объясняет Браун. – Но в рукаве Стрельца оно вращается против часовой стрелки. Мы не понимали, как происходит этот переход”.
Новые данные показали, что изменение направления происходит по диагонали. Бут разработала трехмерную модель, которая объясняет эту “магнитную инверсию”. “С Земли это выглядит как диагональ, которую мы наблюдаем в данных”, – говорит она.
Исследователи считают, что полученные результаты помогут точнее моделировать эволюцию галактики и лучше понять процессы, формирующие ее структуру.
Магнитное поле Млечного Пути играет ключевую роль в формировании межзвездной среды, движении космических лучей и процессах звездообразования. Однако его структура остается одной из самых сложных и наименее изученных характеристик нашей галактики. Проект GMIMS – одна из крупнейших международных инициатив по созданию детальной карты галактического магнитного поля.
