Galakseissa on myös magneettikenttiä! Kuvat täältä

Keltainen ja vaaleanpunainen valo vaakasuorassa näkymässä levyllä mustalla taustalla, levyn siniset säikeet ulottuvat levyltä.

Näytä suurempana. | Galaxy NGC 5775 ja sen magneettikenttä näkyvät yhdessä tässä yhdistelmäkuvassa, joka on tehty Karl G. Janskyn Very Large Array -radiodatan (VLA) lähellä Socorroa, New Mexico, Hubble -avaruusteleskoopin optisen kuvan päälle. Tämä yhdistelmä voitti 2. sijan kansallisessa radioastronomian observatoriossakuvakilpailuVLA: n 40-vuotisjuhlan kunniaksi. Kuva Jayanne English/NRAO/ HST / J. Irwin et ai.

Viime aikoihin asti heikkojen magneettikenttien mittaaminen kaukaisille galakseille oli äärimmäisen vaikeaa. Teleskoopit eivät yksinkertaisesti olleet riittävän herkkiä tällaisten heikkojen signaalien rekisteröimiseksi. Vuonna 2011 kuitenkin kuuluisa Very Large Array (VLA) radion observatorio New Mexicossa päivitettiin ja varustettiin uudellakorrelaattori(uusi 'aivot', enemmän tai vähemmän), plus uusikuituoptiikkaja elektroniikka. Uudistusten ansiosta VLA pystyi tarkkailemaan paljon laajempaa osaa radio -osastasähkömagneettinen spektrikuin ennen. Tämän seurauksena tähtitieteilijät ovat alkaneet tutkiasuuret kaasuhalotympäröiviin galakseihin. Ja he ovat havainneet - ja alkaneet visualisoida - valtavat magneettikentät, jotka ulottuvat kauas näihin haloihin.

Jos haluat tarkkailla galakseista ulottuvia vaikeasti havaittavia magneettikenttiä, sitä ei ole niin käytännöllistä katsoakasvotustengalakseja eli galakseja, joita näemme levyn ylä- tai alapuolelta. Kasvoihin kohdistuvien galaksien magneettikenttien heikko emissio hukkuu näiden galaksien levyjen tähtien kirkkaaseen säteilyyn. Sen sijaan on käytännöllisempää katsoareunallagalakseja. Kun tähtitieteilijät katsovat galaksia reunalla, he näkevät selkeämmin heikon halon galaksin litteän levyn ylä- ja alapuolella. Sitten he voivat mitata galaksin magneettikentän aiheuttamaa erityistä radiosäteilyä.

Kaksi galaksia, joista toinen on litteä spiraali violetissa, toinen diagonaalinen viiva keltaisessa.

Esimerkki kasvoihin kohdistuvasta galaksista näkyy vasemmassa kuvassa (NGC 3344) ja esimerkki reunalla olevasta galaksista oikeassa kuvassa (NGC 891). Jälkimmäisellä on optimaalinen suunta tähtitieteilijöille havaitsemaan magneettikentät galaksilevyn ylä- ja alapuolella. Kuvat kauttaAdam Block/ Mount Lemmon SkyCenter/ Arizonan yliopisto/ Wikimedia Commons (CC BY-SA 3.0 US) jaHewholooks/ Wikimedia Commons (CC BY-SA 3.0).

Katso uudelleen tämän sivun yläreunassa olevaa kuvaa. Galaxy NGC 5775 on reuna-galaksi. Galaksien mukaan se on suhteellisen lähellä meitä, 94 miljoonaavalovuodet. Siksi VLA onnistui kaappaamaan tietoja, joiden avulla voimme nähdä tämän galaksin halo ja sen magneettikentän yksityiskohtaisesti. Radiokuvan päälle asetetaan optinen kuvaHubble -avaruusteleskooppigalaksin litteältä levyltä. Levyssä näkyy vaaleanpunaisia ​​kuuman kaasun kuplia. Nämä kupla ovat syntymäpaikkojakosmiset säteetjotka kulkevat ulos tuulina ja auttavat muodostamaan galaksin suuren halo, joka näkyyradioosa sähkömagneettista spektriä ja näkyy näin juuri päivitetylle VLA: lle.

Useita suuria valkoisia lautasetyyppisiä radioteleskooppeja, jotka osoittavat kirkkaalle siniselle taivaalle.

Very Large Array -päivitykset - nimetty uudelleenKarl G.Jansky Erittäin suuri matriisimutta tiedetään silti tähtitieteilijöille nimelläVLA- salli magneettikenttien aloittamisen galaksien laitamilla. Kuva Theresa Wiegertin kautta.

Jotkut NGC 5775: n kosmisista säteistä jäävät kiinnimagneettikentän linjatgalaksin haloissa. Magneettikentän viivat osoittavat magneettisen voiman suunnan: jos esimerkiksi voimakkaat magneettikentän linjat vaikuttavat maalliseen kompassiin, ne kertovat kompassisi neulalle, mihin suuntaan osoittaa. Siksi kompassineula osoittaa pohjoiseen.



Punainen vaakasuora palkki, jonka päistä säteilee mustia viivoja.

Tanko -magneetti, jossa on rautahiukkasia, jotka osoittavat magneettikentän linjat. Samoin hyvin nopeiden elektronien - kosmisen säteilyn - säteily jäljittää galaktisia magneettikenttälinjoja niiden kiertyessä. Kuva kauttaFysiikan vaihto.

Yläosassa olevassa galaksikuvassa näemme magneettikentän linjat 'virtausviivoina'. Näistä magneettisen voiman linjoista radioemissio virtaa, jonka VLA myöhemmin ottaa vastaan. Kenttäviivat menevät yllättäen kauas, jopa 26 000 valovuoden päähän galaksin NGC 5775 levystä. Se on neljäsosa itse galaksin koosta!

Huomaa, että tämän artikkelin kuvissa galaksin magneettikentän virtausviivat näyttävät vähän siltä, ​​että valon hohtavat 'verhot' näkyvät joskusauroratai revontulia. Kompassisi neulan tavoin aamuruskoja johtavat voiman linjat Maan magneettikentässä.

Muilla planeetoilla on myös aamuruskoja; Jupiterilla on uskomattoman vahva magneettikenttä, 14 kertaa voimakkaampi kuin maapallolla!

Vertailun vuoksi galaksien magneettikentät ovat suuruusluokkaa miljoona kertaaheikompikuin Maan. Joten saatat nähdä, että on hämmästyttävää, että voimme havaita tällaisen asian miljoonien valovuoden päästä.

Diagonaalinen galaksi mustalla taustalla, ja siitä ulottuu hyvin monia vihreitä viipaleita.

Tässä on toinen galaksi, jonka magneettikenttä on kuvattu VLA: n havaintojen avulla. Tämä kuva näyttää lähikuvan NGC 4666: sta optisessa Hubblen havaitsemana, ja VLA -radiokuva magneettikentän linjoista vihreänä. Tämä galaksi, joka sijaitsee 86 miljoonaavalovuodetmeiltä, ​​tuottaa paljon enemmän tähtiä vuodessa kuin Linnunrata ja sitä kutsutaan atähtitaivaan galaksi. Sen halo ja siihen liittyvä magneettikenttä ovat valtavat ja ulottuvat levyltä 22 000 valovuoden päähän. Tässä galaksissa tähtitieteilijät havaitsivat myös, että magneettikenttä muuttaa suuntaa levyssä. Tämä kuva sai kunnianosoituksen viime aikoinakuvakilpailukansallisen radioastronomian observatorion kanssa.Lue lisää tästä kuvasta.Kuva Yelena Steinin kautta/NRAO/ HST/ CTIO/ J.Irwin et ai.

Mutta mitä ovat galaksin magneettikentät? Miten tähtitieteilijät mittaavat niitä?

Normaalisti magnetismi on meille visuaalisesti näkymätön. Leluauton magneetti, joka vaikuttaa toiseen autoon lasten junassa, voi tuntua taikuudelta (jopa aikuisille, jotka ajattelevat sitä). Emme voi nähdä magnetismia silmillämme. Silti maapallon magneettikenttä on läsnä elämässämme, aina ympäröi meitä, tarpeeksi vahva suojaamaan meitäionisoiva säteilyauringolta, joka muuten tuhoaisi solujamme.

Kun anelektroniliikkuu todella nopeasti, lähellä valon nopeutta, sitä kutsutaan akosminen säde. Kun kosminen säde lähestyy galaksin magneettikenttälinjaa, se kiertyy sen ympäri ja lähettää erityistä radiota, nimeltäänsynkrotronipäästö. VLA: n kaltaisen radioteleskoopin avulla tähtitieteilijät voivat mitata tämän heikon säteilyn ja nähdä, miten se onpolarisoitunut- synkrotroniemissio on sen aiheuttaneen magneettikentän merkkiaine.

Joten tähtitieteilijät tietävät, että missä he löytävät synkrotronipäästöjä galakseissa, siellä on oltava myös magneettikenttiä.

Mutta on joukko asioita, joita emme vielä tiedä. Miten galaksin magneettikentät luodaan ja miten niitä ylläpidetään?

Sivukuva galaksista, jossa on paljon valkoisia tai mintunvihreitä viipaleita, jotka ulottuvat ja näyttävät siltä vähän kuin kultakalaevät.

NGC 4217 on reuna-galaksi, jossa on vaikuttavasti laajennettu magneettikenttä. Se on rakenteeltaan samanlainen kuin Linnunrata, ja se sijaitsee 67 miljoonan valovuoden päässä meistä. Kuten NGC 5775: n tapauksessa, tämä kuva on koostumus kuvasta, joka esittää galaksin optisessa valossa ionisoidun vetydatan kanssa punaisena ja radiodatan magneettikentän viivojen päällä. Kuva Yelena Steinin kautta/NRAO/ SDSS/ KPNO/ J.Irwin et ai.

Kun heidän havaintonsa maailmankaikkeudesta herättää kysymyksiä, tähtitieteilijät usein istuvat alas etsimään vastauksiaastrofyysinen teoria. Yksi suosittu teoria, joka selittää magneettikentätsisällägalaksin levyä kutsutaan galaktiseksidynamo. Lyhyesti sanottuna teoria kuvaa kuinka sisäinen (galaksiin)dynamoluo magneettikentän nesteen kaltaisella liikkeellä-kierto jakonvektio- kuumalla kaasulla niinkineettinen energia(liikkeen aiheuttama energia) muuttuu magneettiseksi energiaksi.

Kaukana olevan galaksin sisäinen dynamo saattaa saada alkunsa supernovaräjähdyksistä. Pyörimisvoimat ja -liikkeet voivat olla toiminnassa suuren, symmetrisen magneettikentän luomiseksi. Samaan aikaan muut kaasun liikkeet galaksin sisällä - esimerkiksi kaasun putoaminen - loisivat epäsymmetrioita kenttään.

Muista kuitenkin, mitä sanoimme aiemmin galaksin magneettikentästä. Sen nähdään ulottuvan kauas, kauas galaksin ympäröivään haloon. Yksi asia, jota ei tiedetä, on se, miten magneettikenttä voidaan säilyttää niin pitkälle haloon. Tämä on nykyisen tutkimuksen ja havainnoinnin ala, nyt kun instrumenttien avulla tähtitieteilijät voivat havaita ja mitata magneettikenttiä näillä heikoilla tasoilla. Toinen uusi radioteleskooppi, josta on vielä enemmän apua tässä pyrkimyksessä, on tulevaNeliökilometrin matriisi.

Muuten, kotimme galaksissa, Linnunradassa, on myös magneettikenttä.Viimeaikainen tutkimusosoittaa, että Linnunradan magneettikenttä kiertyy!

Ilmassa useita kirkkaan vihreitä aaltoilevia verhoja, joissa on pieni punainen piste.

Katso ForVM -yhteisön valokuvista. | Galaksien magneettikenttien visualisoinnit voivat osittain olla innoittamana tämänkaltaisten kuvien, maallisten aamuruskojen. Kuitenkin aurorae -valo luodaan hieman eri tavalla: ilmakehässämme olevista molekyyleistä, jotka saavat virtaa auringon magneettikenttään jääneistä auringon ionisoiduista hiukkasista. David Kakuktinniq Rankin Inletissä, Nunavutissa, Kanadassa, vangitsi aurora borealiksen 12. syyskuuta 2020. Hän kirjoitti: ”Revontulet Hudsoninlahden yllä, Mars lähellä kuvan keskustaa.” Kiitos, David!

Tällä sivulla näkyvät galaktisten magneettikenttien kuvat eivät ole valokuvia, kuten yllä oleva revontulivalokuva. Emme voi nähdä galaksien magneettikenttiä katsomalla silmillämme.

Sen sijaan tähtitieteilijöiden on tehtävä erityiskäsittely magneettikenttien hakemiseksi tarkastelemalla radioaaltojen voimakkuutta ja polarisaatiota. Kun olet saanut polarisaation, tiedät magneettikentän suunnan eri paikoissa ja voit piirtää sen kartalle nuolina (vektoreina). Tällaiset kartat eivät kuitenkaan ole kovin visuaalisesti houkuttelevia, joten sen sijaan magneettikentät on tuotu esiin uudella tekniikalla käyttämällä ns.viivan kääntymisen integraalimenetelmä. Sen avulla vektorit voidaan tasoittaa halon kuvan avulla kuviona, joka näyttää täsmälleen saman asian - magneettikentän voimakkuuden ja suunnan. Tähtitieteilijä Jayanne English on Manitoban yliopiston professori ja on joko johtanut tai avustanut kaikkien tässä esitettyjen kuvien kehittämisessä. Hänselittää mielenkiintoisesti, miten ne valmistetaan täällä.

Bottom line: Viime aikoihin asti magneettikentät galaksien laitamilla olivat liian heikkoja havaitakseen. Tässä artikkelissa kerrotaan miksi - ja vähän siitä, miten - voimme alkaa tarkastella näitä laajoja kenttiä nyt.