مجرة درب التبانة لها مجال مغناطيسي خاص بها. إنها ضعيفة للغاية مقارنة بالأرض ؛ أضعف آلاف المرات ، في الواقع. لكن علماء الفلك يريدون معرفة المزيد عنها لما يمكن أن تخبرنا به عن تكوين النجوم والأشعة الكونية ومجموعة من العمليات الفيزيائية الفلكية الأخرى.
قام فريق من علماء الفلك من جامعة كيرتن في أستراليا ومنظمة CSIRO (منظمة الكومنولث للبحوث العلمية والصناعية) بدراسة المجال المغناطيسي لدرب التبانة ، وقد نشروا الكتالوج الأكثر شمولاً لقياسات المجال المغناطيسي لدرب التبانة بتقنية ثلاثية الأبعاد.
عنوان الورقة "مقاييس دوران فاراداي منخفضة التردد نحو النجوم النابضة باستخدام LOFAR: استكشاف المجال المغناطيسي ثلاثي الأبعاد لهالة المجرة." تم نشره في الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية في أبريل 2019. والمؤلفة الرئيسية هي الدكتورة شارلوت سوبي ، الزميلة الجامعية في جامعة كيرتن. يضم الفريق علماء من كندا وأوروبا وجنوب إفريقيا.
عمل الفريق مع LOFAR ، أو مصفوفة الراديو الأوروبية ذات التردد المنخفض. يعمل LOFAR في الترددات اللاسلكية تحت 250 MHz ويتكون من العديد من الهوائيات المنتشرة على مساحة 1500 كيلومتر في أوروبا ، مع جوهرها في هولندا.
قام الفريق بتجميع أكبر كتالوج حتى الآن لشدة المجال المغناطيسي واتجاهاته نحو النجوم النابضة. وبوجود هذه البيانات في متناول اليد ، تمكنوا من تقدير شدة المجال المتناقص لدرب التبانة من خلال المسافة من مستوى المجرة ، حيث توجد الأذرع الحلزونية.
في بيان صحفي ، قال المؤلف الرئيسي Sobey "استخدمنا النجوم النابضة للتحقيق بكفاءة في المجال المغناطيسي للمجرة في 3-D. يتم توزيع النجوم النابضة في جميع أنحاء درب التبانة ، وتؤثر المواد المتداخلة في المجرة على انبعاث الموجات اللاسلكية. "
تؤثر الإلكترونات الحرة والمجال المغناطيسي في مجرتنا بين النجم النابض علينا على الموجات الراديوية المنبعثة من النجوم النابضة. في مقابلة عبر البريد الإلكتروني مع د. سوبي قالت لنا ، "على الرغم من أن هذه التأثيرات تحتاج إلى تصحيح من أجل دراسة إشارات النجوم النابضة ، إلا أنها مفيدة حقًا لتوفير معلومات حول مجرتنا التي لا يمكن الحصول عليها بطريقة أخرى"
عندما تنتقل الموجات الراديوية النابضة عبر المجرة ، فإنها تخضع لتأثير يسمى التشتت ، بسبب تدخل الإلكترونات الحرة. وهذا يعني أن موجات الراديو ذات التردد العالي تصل في وقت أقرب من موجات التردد المنخفض. تسمح بيانات LOFAR لعلماء الفلك بقياس هذا الاختلاف ، الذي يسمى "مقياس التشتت" أو DM. يخبر DM علماء الفلك بعدد الإلكترونات الحرة الموجودة بيننا وبين النجم النابض. إذا كان DM أعلى ، فهذا يعني إما أن النجم النابض بعيدًا أو أن الوسط النجمي أكثر كثافة.
هذا مجرد أحد العوامل في قياس المجال المغناطيسي لدرب التبانة. يشمل الآخر كثافة الإلكترون والمجال المغناطيسي للوسط النجمي.
غالبًا ما تكون انبعاثات النجم النابض مستقطبة ، وعندما ينتقل الضوء المستقطب عبر بلازما ذات مجال مغناطيسي ، يدور مستوى الدوران. يسمى ذلك دوران فاراداي أو تأثير فاراداي. يمكن للتلسكوبات الراديوية قياس هذا الدوران ، ويطلق عليه مقياس فاراداي للدوران (RM). وفقًا للدكتور سوبي ، "يخبرنا هذا عن عدد الإلكترونات الحرة وقوة المجال المغناطيسي الموازي لخط البصر ، وكذلك الاتجاه الصافي. كلما زادت قيمة RM المطلقة ، زاد عدد الإلكترونات و / أو شدة المجال الأكبر ، بسبب المسافات الأكبر أو نحو مستوى المجرة. "
ومع وجود هذه البيانات في متناول اليد ، قدر الباحثون بعد ذلك متوسط شدة المجال المغناطيسي لدرب التبانة تجاه كل نبض في الكتالوج ، بقسمة قياس التدوير على قياس التشتت. وهكذا قاموا بإنشاء الخريطة. كل قياس النجم النابض هو نقطة واحدة على الخريطة. وكما أخبر د. سوبي مجلة الفضاء ، "إن الحصول على هذه القياسات لأعداد كبيرة من النجوم النابضة (التي لها قياسات أو تقديرات للمسافة) يسمح لنا بإعادة بناء خريطة هيكل كثافة الإلكترونات والمجال المغناطيسي في ثلاثي الأبعاد."
إذن ، ما الفائدة من امتلاك خريطة للهيكل المغناطيسي لدرب التبانة بتقنية ثلاثية الأبعاد؟
يؤثر المجال المغناطيسي للمجرة على جميع أنواع العمليات الفيزيائية الفلكية عبر مقاييس القوة والمسافة المختلفة.
يشكل المجال المغناطيسي المسار الذي تتبعه الأشعة الكونية. لذا عندما يدرس الفلكيون مصدرًا بعيدًا للأشعة الكونية ، مثل نواة مجرة نشطة (AGN) ، فإن معرفة قوة المجال المغناطيسي يمكن أن تساعدهم على فهم هدف الدراسة.
يلعب المجال المغناطيسي للمجرة أيضًا دورًا في تكوين النجوم. على الرغم من أن التأثير غير مفهوم تمامًا ، إلا أن قوة المجال المغناطيسي قد تؤثر على السحب الجزيئية. قال Sobey لـ UT ، "على المقاييس الأصغر (بترتيب parsecs) ، تلعب المجالات المغناطيسية دورًا في تكوين النجوم ، مع وجود مجال ضعيف أو قوي جدًا في سحابة جزيئية ربما يمنع انهيار سحابة إلى نظام نجمي."
يعتمد هذا الكتالوج الجديد على ملاحظات 137 النجم النابض في السماء الشمالية. يقول المؤلفون إن كتالوجهم "يحسن دقة قياسات RM الموجودة في المتوسط بمعامل 20 ..." يقولون أيضًا "بشكل عام ، يوفر الكتالوج الأولي المنخفض التردد لدينا معلومات قيمة حول البنية ثلاثية الأبعاد للمجال المغناطيسي المجري."
لكن الدكتور سوبي لم ينته بعد من رسم خريطة شدة المجال المغناطيسي لدرب التبانة. تستخدم الآن مصفوفة Murchison Widefield Array الأسترالية لرسم خريطة المجال المغناطيسي في السماء الجنوبية. وكلا مسعي رسم الخرائط يؤديان إلى شيء أفضل.
أكبر تلسكوب لاسلكي في العالم هو الآن في مرحلة التخطيط. يطلق عليه صفيف الكيلومتر المربع (SKA) وسيتم بناؤه في كل من أستراليا وجنوب إفريقيا. ستمتد محطات استقبالها على بعد 3000 كيلومتر (1900 ميل) من مركزها المركزي. سيعطينا حجمها الهائل والمسافة بين أجهزة الاستقبال أعلى صورنا في علم الفلك.
في منشور مدونة CSIRO ، قال الدكتور Sobey "سيركز عملي في المستقبل على البناء نحو ممارسة العلوم باستخدام تلسكوب SKA ، الذي يدخل حاليًا المراحل النهائية من مرحلة التخطيط. أحد الأهداف بعيدة المدى لعلوم SKA هو إحداث ثورة في فهمنا لمجرةنا ، بما في ذلك إنتاج خريطة تفصيلية لهيكل مجرتنا (وهو أمر صعب لأننا موجودون داخله!) ، وخاصة مجالها المغناطيسي ".
لن يكون هناك مجال للاختباء في المجال المغناطيسي لدرب التبانة.
أكثر:
- بيان صحفي: رسم خرائط المجال المغناطيسي لمجرتنا
- ورقة بحثية: تدابير دوران فاراداي منخفضة التردد تجاه النجوم النابضة باستخدام LOFAR: استكشاف المجال المغناطيسي ثلاثي الأبعاد لهالة المجرة
- خريطة LOFAR التفاعلية
