Галактиките също имат магнитни полета! Изображения тук

Жълта и розова светлина в хоризонтален изглед на диск на черен фон, тънки сини нишки, простиращи се от диска.

Вижте по -големи. | Галактиката NGC 5775 и нейното магнитно поле се виждат заедно в това съставно изображение, което е направено чрез радиоданни от много голям масив на Karl G. Jansky (VLA) близо до Сокоро, Ню Мексико, наложено върху оптично изображение от космическия телескоп Хъбъл. Този композит спечели 2 -ро място в Националната радиоастрономическа обсерваторияконкурс за изображенияза да отпразнуваме 40-годишнината на VLA. Изображение чрез Jayanne English/НРАО/ HST /J.Irwin et al.


Доскоро измерването на слаби магнитни полета за далечни галактики беше изключително трудно нещо. Телескопите просто не бяха достатъчно чувствителни, за да регистрират такива слаби сигнали. През 2011 г. обаче известният Много голям масив (VLA) радиообсерваторията в Ню Мексико е актуализирана и оборудвана с новакорелатор(нов „мозък“, повече или по-малко), плюс новоптични влакнаи електроника. Ремонтите направиха възможно VLA да наблюдава много по -широка част от радио частта наелектромагнитен спектъротколкото преди. В резултат на това астрономите започнаха да изследватголеми газови ореолиоколните галактики. И те откриха - и започнаха да визуализират - огромните магнитни полета, простиращи се далеч в тези ореоли.

Ако искате да наблюдавате неуловимите магнитни полета, простиращи се от галактиките, не е толкова практично да се гледалице в лицегалактики, тоест галактики, които виждаме отгоре или под диска им. Слабите емисии от магнитните полета на галактиките с лице към тях се удавят в ярките емисии на звездите от дисковете на тези галактики. Вместо това е по -практично да се погледнена ръбагалактики. Когато астрономите гледат ръба на галактиката, те могат по-ясно да видят слабия ореол над и под плоския диск на галактиката. След това те могат да измерват специалното радио излъчване, причинено от магнитното поле на галактиката.


Две галактики, едната се вижда като плоска спирала в лилаво, другата като диагонална линия в жълто.

Пример за лицева галактика е показан в лявото изображение (NGC 3344), а пример за ръбова галактика в дясното изображение (NGC 891). Последният има оптимална ориентация за астрономите да откриват магнитни полета над и под диска на галактиката. Изображения чрезАдам Блок/ Mount Lemmon SkyCenter/ Университет на Аризона/ Wikimedia Commons (CC BY-SA 3.0 САЩ) иHewholooks/ Wikimedia Commons (CC BY-SA 3.0).

Погледнете отново изображението в самия връх на тази страница. Галактиката NGC 5775 е ръб на галактиката. То е сравнително близо до нас, както галактиките, на 94 милионасветлинни години. Ето защо VLA успя да улови данни, които ни позволяват да видим ореола на тази галактика и нейното магнитно поле с много подробности. Радио изображението се наслагва върху оптично изображение отКосмическият телескоп Хъбълна плоския диск на галактиката. Можете да видите розови мехурчета горещ газ в диска. Тези балони са рождените места накосмически лъчикоито се движат навън като ветрове и помагат за образуването на големия ореол на галактиката, който се вижда врадиочаст от електромагнитния спектър и по този начин се вижда от наскоро актуализираната VLA.

Множество големи бели радиотелескопи от чиния, сочещи към ясното синьо небе.

Актуализации на много големия масив - преименуван наКарл Г. Янски Много голям масив, но все още известен на астрономите катоVLA- позволи магнитни полета в покрайнините на галактиките да започнат да се изследват. Изображение от Тереза ​​Вигерт.

Някои от космическите лъчи в NGC 5775 са уловени отлинии на магнитно полев ореола на галактиката. Линиите на магнитното поле показват посоката на магнитната сила: например, ако силните линии на магнитното поле засягат земния компас, те биха казали на иглата на вашия компас коя посока да посочи. Ето защо иглата на компас сочи на север.




Червена хоризонтална лента с черни линии, излъчващи се от краищата.

Магнит с пръти с подредени железни пили, показващи линиите на магнитното поле. Подобно на това, излъчването от много бързи електрони - космически лъчи - проследява линиите на галактическото магнитно поле, докато те се завъртат около тях. Изображение чрезФизика Stackexchange.

На изображението на галактиката отгоре виждаме линиите на магнитното поле като „линии на потока“. Именно от тези линии на магнитна сила протича радиоизлъчването, което по-късно ще бъде уловено от VLA. Полевите линии излизат неочаквано далеч, до 26 000 светлинни години от диска на галактиката NGC 5775. Това е една четвърт от размера на самата галактика!

Забележете, че в изображенията в тази статия линиите на потока на магнитното поле на галактиката изглеждат малко като блестящите „завеси“ от светлина, които понякога се виждат вполярно сияние, или северното сияние. Подобно на иглата на вашия компас, полярните сияния се водят от силови линии в магнитното поле на Земята.

Други планети също имат полярни сияния; Юпитер има невероятно силно магнитно поле, 14 пъти по -силно от земното!


За сравнение, магнитните полета, открити в галактиките, са от порядъка на милион пътипо -слабиотколкото на Земята. Така че може да видите, че е невероятно, че можем да открием такова нещо от милиони светлинни години.

Диагонална галактика на черен фон, от която се простират много зелени тънки линии.

Ето още една галактика, чието магнитно поле е заснето с помощта на наблюдения от VLA. Това изображение показва близък план на NGC 4666 в оптичен вид, наблюдаван от Хъбъл, с VLA радио изображение на линиите на магнитното поле, насложени в зелено. Тази галактика, разположена на 86 милионасветлинни годиниот нас, произвежда много повече звезди годишно от Млечния път и се нарича агалактика избухване на звезди. Нейният ореол с придружаващото го магнитно поле е огромен, простиращ се на 22 000 светлинни години от диска. В тази галактика астрономите също откриха, че магнитното поле променя посоките в диска. Този образ получи почетно споменаване в последнитеконкурс за изображенияна Националната радиоастрономическа обсерватория.Прочетете повече за това изображение.Изображение чрез Yelena Stein/НРАО/ HST/ CTIO/ J.Irwin et al.

Но какво всъщност представляват магнитните полета на галактиката? Как ги измерват астрономите?

Обикновено магнетизмът е визуално невидим за нас. Магнитът върху вагон -играчка, засягащ друг вагон в комплекта за детски влак, може да изглежда като магия (дори за възрастни, които мислят за това). Не можем да видим магнетизъм с очите си. И все пак магнитното поле на Земята е широко разпространено в живота ни, винаги ни заобикаля, достатъчно силно, за да ни предпази отйонизиращо лъчениеот слънцето, което иначе би опустошило клетките ни.


Когато единелектронсе движи много бързо, близо до скоростта на светлината, нарича се акосмически лъч. Когато космически лъч се доближи до линия на магнитно поле в галактика, той ще се завърти около нея и ще изпрати специален вид радиоизлъчване, нареченосинхротронно излъчване. Използвайки радиотелескоп като VLA, астрономите могат да измерват тази слаба радиация и да видят как е тяполяризиран- синхротронното излъчване е индикатор за магнитното поле, което го е причинило.

Така че астрономите знаят, че там, където откриват синхротронно излъчване в галактиките, трябва да има и магнитни полета.

Но има куп неща, които все още не знаем. Как се създават магнитните полета на галактиката и как се поддържат те?

Страничен изглед на галактиката, с много бели до ментово-зелени късчета, които се простират и излизат от нея, приличащи малко на перки от златни рибки.

NGC 4217 е галактика на ръба с впечатляващо разширено магнитно поле. По структура е подобен на нашия Млечен път и се намира на 67 милиона светлинни години от нас. Подобно на това за NGC 5775, това изображение е композиция от изображение, показващо галактиката в оптична светлина с данни за йонизиран водород в червено и радио данни с линии на магнитно поле, наложени върху нея. Изображение чрез Yelena Stein/НРАО/ SDSS/ KPNO/ J.Irwin et al.

Когато техните наблюдения на Вселената повдигат въпроси, астрономите често сядат, за да намерят отговорите си чрезастрофизична теория. Една популярна теория, която обяснява магнитните полетавътредискът на галактиката се нарича галактичендинамо. Накратко, теорията описва как вътрешната (за галактиката)динамосъздава магнитно поле чрез движение, подобно на течност – въртене иконвекция– в горещ газ, така чекинетична енергия(енергия поради движение) се превръща в магнитна енергия.

Вътрешното динамо на далечна галактика може да бъде подхранвано от експлозии на свръхнова. Ротационните сили и движения могат да работят за създаване на голямо, симетрично магнитно поле. Междувременно други движения на газ в галактиката - например падащ газ - биха създали асиметрии в полето.

Но помнете какво казахме по -рано за магнитното поле на галактиката. Вижда се, че се простира далеч, далеч в околния ореол на галактиката. Едно нещо, което не е известно, е как може да се поддържа магнитното поле, толкова далеч в ореола. Това е област на настоящите изследвания и наблюдения, сега, когато инструментите позволяват на астрономите да откриват и измерват магнитни полета на тези слаби нива. Друг, нов, радиотелескоп, който ще бъде още по -полезен в това начинание, е предстоящиятМасив от квадратни километри.

Между другото, нашата домашна галактика Млечният път също има магнитно поле.Скорошни проучванияпоказва, че магнитното поле на Млечния път се усуква!

Множество яркозелени вълнообразни завеси във въздуха с едно мъничко червено петно.

Преглед във ForVM Community Photos. | Визуализациите на магнитните полета на галактиките могат отчасти да бъдат вдъхновени от изображения като този на земни сияния. Светлината от полярните сияния обаче се създава малко по -различно: от молекули в нашата атмосфера, които се енергизират от йонизирани частици от слънцето, уловени в магнитното поле на Земята. Дейвид Какуктиник от Ранкин Инлет, Нунавут, Канада, заснема полярното сияние на 12 септември 2020 г. Той пише: „Северното сияние над залива Хъдсън, с Марс близо до центъра на изображението.“ Благодаря, Дейвид!

Изображенията на галактическите магнитни полета, показани на тази страница, не са снимки, като снимката на северното сияние по-горе. Не можем да видим магнитните полета на галактиките, като гледаме с очите си.

Вместо това астрономите трябва да направят някаква специална обработка, за да извлекат магнитните полета, като разгледат интензитета и поляризацията на радиовълните. След като имате поляризация, вие знаете посоката на магнитното поле на различни места и можете да начертаете това на картата като стрелки (вектори). Тези видове карти обаче не са много визуално привлекателни, така че вместо това магнитните полета тук са изведени в нова техника, използвайки т.нар.интеграл на конволюция на линияметод. Тя позволява векторите да бъдат изгладени с изображението на ореола по модел, показващ абсолютно едно и също нещо - интензитета и посоката на магнитното поле. Астрономът Jayanne English е професор в Университета в Манитоба и е ръководил или подпомагал разработването на всички изображения, показани тук. Тяангажиращо обяснява как са направени тук.

В крайна сметка: Доскоро магнитните полета в покрайнините на галактиките бяха твърде слаби, за да се наблюдават. Тази статия говори за това защо - и малко за това как - можем да започнем да разглеждаме тези огромни полета сега.