Нещодавно ми подивилися на дуже незвичний тип карти - Фарадейське небо. Як і всі галактики, у нас є магнітна "особистість", але саме те, звідки ці поля і як вони створюються, є справжньою таємницею. Дослідники завжди просто припускали, що їх створили механічні процеси, подібні до тих, що відбуваються у внутрішніх просторах Землі та на Сонці. Тепер нове дослідження дасть вченим ще краще розуміння будови галактичних магнітних полів, як це спостерігається по всій нашій галактиці.
Команда на чолі з Інститутом астрофізики Макса Планка (MPA) зібрала їх інформацію та склала її за допомогою теоретичних симуляцій, щоб створити ще одну детальну карту магнітного неба. Як пояснює член науково-дослідної команди доктор Трейсі Кларк, «Ключове значення для застосування цих нових методів полягає в тому, що цей проект об'єднує понад 30 дослідників з 26 різними проектами та понад 41 000 вимірювань по небу. Отримана база даних еквівалентна пересипці всього неба джерелами, розділеними кутовою відстані в два повних місяці ». Цей величезний обсяг даних забезпечує новий "всебічний" вигляд, який дозволить вченим мірливо детально вимірювати магнітну структуру Чумацького Шляху.
Що тільки такого нового у цій карті? Цього разу ми розглядаємо величину, що називається глибиною Фарадея - ідея, що залежить від інформації прямого огляду, встановленої на магнітних полях. Він був створений комбінуванням понад 41 000 сингулярних вимірювань, які потім були об'єднані за допомогою нового методу реконструкції зображення. У цьому випадку всі дослідники MPA є фахівцями з нової дисципліни теорії інформаційного поля. Доктор Трейсі Кларк, який працює у відділі дистанційного зондування NRL, є частиною команди міжнародних радіоастрономів, яка надала радіоспостереження для бази даних. Це магнетизм у великих масштабах ... і надає навіть найменші магнітні характеристики, які дозволять вченим зрозуміти природу галактичної турбулентності газу.
Концепція ефекту Фарадея не нова. Вчені спостерігають і вимірюють ці поля останні півтора століття. Тільки як це робиться? Коли поляризоване світло проходить через намагнічене середовище, площина поляризації відвертається… процес, відомий як обертання Фарадея. Величина обертання показує напрямок і силу поля і, отже, його властивості. Поляризоване світло також генерується з радіо джерел. Використовуючи різні частоти, обертання Фарадея також можна виміряти цим альтернативним способом. Комбінуючи всі ці унікальні вимірювання, дослідники можуть отримати інформацію про єдиний шлях через Чумацький Шлях. Для подальшого вдосконалення «великої картини» інформацію необхідно збирати з різних джерел - потреба, заповнена 26 різними спостережними проектами, що включають загальну кількість 41 330 індивідуальних вимірювань. Щоб дати вам зрозумілі розміри, це в кінцевому підсумку приблизно одне джерело радіо на квадратний градус неба!
Навіть з такою глибиною, на південному небі все ще є райони, де було зафіксовано лише кілька вимірювань. Щоб заповнити прогалини і дати більш реалістичну точку зору, дослідникам "доводиться проводити інтерполяцію між наявними записами даних". Однак цей тип даних викликає деякі проблеми з точністю. Хоча ви можете подумати, що більш точні вимірювання матимуть найбільший вплив на карту, вчені не зовсім впевнені, наскільки надійним може бути якесь одне вимірювання, особливо коли на них може впливати навколишнє середовище. У цьому випадку найточніші вимірювання не завжди припадають на найвищі показники за точкою відображення. Як і у Гейзенберга, існує невизначеність, пов'язана з процесом отримання вимірювань, оскільки процес настільки складний. Всього лише одна невелика помилка може призвести до значних спотворень вмісту карти.
Завдяки алгоритму, розробленому MPA, вчені можуть зіткнутися з цими труднощами впевнено, коли вони збирають зображення. Алгоритм, який називають "розширеним критичним фільтром", використовує інструменти з нових дисциплін, відомих як теорія інформаційних полів - логічний та статистичний метод, застосований до полів. Поки що він зарекомендував себе як ефективний метод усунення помилок і навіть зарекомендував себе як користь для інших наукових галузей, таких як медицина чи географія для різних застосувань для обробки зображень та сигналів.
Незважаючи на те, що ця нова карта є чудовим помічником для вивчення нашої власної галактики, вона допоможе прокласти шлях і для дослідників, що вивчають позагалактичні магнітні поля. Оскільки майбутнє надає нові типи радіотелескопів, таких як LOFAR, eVLA, ASKAP, MeerKAT та SKA, карта стане основним ресурсом вимірювань ефекту Фарадея - дозволить вченим оновити зображення та надалі зрозуміти походження галактичні магнітні поля.
Оригінальне джерело історії: Військово-морська лабораторія.
