Kudos til forskerne ved Max Planck Institut og et internasjonalt team av radioastronomer for et utrolig detaljert nytt kart over galaksens magnetfelt! Dette unike kartet med alle himmler har overgått forgjengerne og gir oss innblikk i magnetfeltstrukturen på Melkeveien utover alt det hittil har sett. Hva er så spesielt med denne? Det viser oss en kvalitet kjent som Faraday-dybde - et konsept som fungerer langs en bestemt siktlinje. For å konstruere kartet ble data smeltet fra 41 000 målinger samlet inn fra en ny bildekonstruksjonsteknikk. Vi kan nå ikke bare se hovedstrukturen i galaktiske felt, men mindre åpenbare funksjoner som turbulens i galaktisk gass.
Så hva betyr et nytt kart av denne typen? Alle galakser har magnetiske felt, men kilden er et mysterium. Per nå kan vi bare gjette at de oppstår på grunn av dynamo-prosesser ... der mekanisk energi blir transformert til magnetisk energi. Denne typen skaperverk er helt normal og skjer her på jorden, solen, og til og med i mindre skala som en håndknivdrevet radio - eller en Faraday lommelykt! Ved å vise oss hvor magnetfeltstrukturer oppstår i Melkeveien, kan vi få en bedre forståelse av galaktiske dynamoer.
I det siste halvannet århundre har vi kjent til Faraday-rotasjon, og forskere bruker den til å måle kosmiske magnetfelt. Denne handlingen skjer når polarisert lys går gjennom et magnetisert medium og polarisasjonsplanet kretser. Mengden av sving er avhengig av styrken og retningen til magnetfeltet. Ved å observere rotasjonen kan vi videre forstå egenskapene til de mellomliggende magnetfeltene. Radioastronomer samler og undersøker det polariserte lyset fra fjerne radiokilder som passerer gjennom galaksen vår på vei til oss. Faraday-effekten kan deretter bedømmes ved å måle kildepolarisasjonen ved forskjellige frekvenser. Imidlertid kan disse målingene bare fortelle oss om den ene banen gjennom Melkeveien. For å se ting som en helhet, må man vite hvor mange kilder som er spredt over den synlige himmelen. Det var her den internasjonale gruppen av radioastronomer spilte en viktig rolle. De beviste data fra 26 forskjellige prosjekter som ga et samlet antall på 41 300 pinpoint-kilder - i gjennomsnitt omtrent en radiokilde per kvadratgrad himmel.
Selv om det høres ut som et vell av informasjon, er det fortsatt ikke egentlig nok. Det er enorme områder, spesielt på den sørlige himmelen, hvor det bare er noen få målinger. På grunn av denne mangelen på data, må vi interpolere mellom eksisterende datapunkter, og det skaper egne problemer. For det første varierer nøyaktigheten, og mer presise målinger bør hjelpe. Astronomer er heller ikke helt sikre på hvor pålitelig en enkelt måling kan være - de må bare ta sitt beste gjetning basert på hvilken informasjon de har. Fortsatt eksisterer andre problemer. Det er måleusikkerheter på grunn av den kompliserte arten av prosessen. En liten feil kan øke med ti ganger, og dette kan convolute kartet hvis det ikke blir korrigert. For å løse disse problemene utviklet forskere ved MPA en ny algoritme for bildefangering, kalt det ”utvidede kritiske filteret”. I etableringen bruker teamet verktøy levert av den nye disiplinen, kjent som informasjonsfeltteori - et kraftig verktøy som blander logiske og statistiske metoder til anvendte felt og stabler den opp mot unøyaktig informasjon. Dette nye verket er spennende fordi det også kan brukes på andre bildebehandlings- og signalbehandlingssteder i alternative vitenskapelige felt.
“I tillegg til det detaljerte Faraday-dybdekartet (fig. 1), gir algoritmen et kart over usikkerhetene (fig. 2). Spesielt på den galaktiske disken og i det mindre observerte området rundt den sørlige himmelpolen (kvadrant nede til høyre) er usikkerhetene betydelig større. ” sier teamet. “For å bedre understreke strukturene i det galaktiske magnetfeltet, i figur 3 (over), er effekten av den galaktiske disken fjernet slik at svakere funksjoner over og under den galaktiske disken er mer synlige. Dette avslører ikke bare det iøynefallende horisontale båndet til gasskiven på Melkeveien vår midt i bildet, men også at magnetfeltretningene ser ut til å være motsatt over og under disken. En analog retningsendring finner også sted mellom venstre og høyre side av bildet, fra den ene siden av melkeveien til den andre. "
Den gode nyheten er at den galaktiske dynamo-teorien ser ut til å være på plass. Den har spådd symmetriske strukturer, og det nye kartet gjenspeiler det. I denne projeksjonen blir magnetfeltene foret opp parallelt med planet til den galaktiske skiven i en spiral. Denne retningen er motsatt over og under platen, og de observerte symmetriene på Faraday-kartet oppstår fra vårt sted innenfor den galaktiske platen. Her ser vi både store og små strukturer bundet sammen med de turbulente, dynamiske Melkeveiens gassstrukturer. Denne nye kartalgoritmen har også en flott sidelinje ... den kjennetegner størrelsesfordelingen på disse strukturene. Større er mer definitive enn mindre, noe som er normalt for turbulente systemer. Dette spekteret kan deretter stables mot datamaskinmodeller av dynamikk - noe som gir mulighet for komplisert testing av de galaktiske dynamomodellene.
Dette utrolige nye kartet er mer enn bare et vakkert ansikt i astronomi. Ved å gi informasjon om ekstragalaktiske magnetfelt, lar vi radioteleskopprosjekter som LOFAR, eVLA, ASKAP, Meerkat og SKA øke nye høyder. Med dette vil komme enda flere oppdateringer til Faraday Sky og avsløre mysteriet om opprinnelsen til galaktiske magnetfelt.
Original historiekilde: Max Planck Institut for Astrophysics News Release. For videre lesning: Et forbedret kart over den galaktiske Faraday-himmelen ”. Last ned kartet HER.
