Гвинтові магнітні поля, що обертаються навколо молекулярної хмари в Оріоні. Кредит зображення: NRAO / AUI / NSF Натисніть, щоб збільшити
Астрономи оголосили сьогодні (четвер, 12 січня), що може бути першим відкриттям спірального магнітного поля в міжзоряному просторі, згорнутого, як змія навколо газової хмари в сузір’ї Оріона.
"Ви можете думати про цю структуру як гігантську, магнітну Слінкі, обгорнуту довгою міжзоряною хмарою, схожою на палець", - сказав Тімоті Робішо, аспірант астрономії Каліфорнійського університету, Берклі. “Лінії магнітного поля - це як натягнуті гумові смуги; напруга видавлює хмару у свою ниткоподібну форму ».
Астрономи давно сподіваються знайти конкретні випадки, коли магнітні сили безпосередньо впливають на форму міжзоряних хмар, але, за словами Робішоу, "телескопи просто не вирішили завдання ... досі".
Ці дані дають перші свідчення структури магнітного поля навколо міжзоряної хмари ниткоподібної форми, відомої як молекулярна хмара Оріона.
Сьогоднішнє повідомлення Робішоу та Карла Хейлеса, професора астрономії в Берліні, зроблене під час презентації на засіданні Американського астрономічного товариства у Вашингтоні, округ Колумбія.
Міжзоряні молекулярні хмари - це місця народження зірок, а молекулярна хмара Оріона містить два такі зоряні розплідники - один у поясі та інший у мечі сузір'я Оріона. Міжзоряні хмари - це щільні регіони, вбудовані у зовнішнє середовище значно нижчої щільності, але "щільні" міжзоряні хмари є, за земними мірками, ідеальним вакуумом. У поєднанні з магнітними силами саме великі розміри цих хмар роблять достатньою силою тяжіння, щоб звести їх разом, щоб створити зірки.
Астрономи вже давно знають, що багато молекулярних хмар - це нитчасті структури, форми яких, як підозрюють, були скульптовані балансом між силою тяжіння та магнітними полями. Створюючи теоретичні моделі цих хмар, більшість астрофізиків трактували їх як сфери, а не пальцеподібні нитки. Однак теоретичне звернення, опубліковане в 2000 р. Доц. Джейсон Фієдж і Ральф Пудріц з Університету Макмастера припустили, що при правильному поводженні нитчасті молекулярні хмари повинні виявляти спіральне магнітне поле навколо довгої осі хмари. Це перше спостережливе підтвердження цієї теорії.
"Вимірювання магнітних полів у просторі - дуже складне завдання", - сказав Робішо, - тому що поле в міжзоряному просторі дуже слабке і тому, що є систематичні вимірювальні ефекти, які можуть призвести до помилкових результатів.
Підпис магнітного поля, що вказує на Землю або віддаляється від неї, відомий як ефект Земана і спостерігається як розщеплення радіочастотної лінії.
"Аналогією було б, коли ви скануєте радіотехнічний набір, і ви отримуєте ту саму станцію, яку розділяє невеликий порожній пробіл", - пояснив Робішо. "Розмір порожнього простору прямо пропорційний силі магнітного поля в місці, де знаходиться станція, що транслюється".
Сигнал, в даному випадку, транслюється на частоті 1420 МГц на радіотелефоні міжзоряним воднем - найпростішим і найпоширенішим атомом у Всесвіті. Передавач розташований на відстані 1750 світлових років у сузір'ї Оріона.
Антена, яка отримала ці радіопередачі, - телескоп Зеленого банку Національного наукового фонду (ГБТ), яким керує Національна обсерваторія радіоастрономії. Телескоп заввишки 148 метрів і посуд діаметром 100 метрів розташований у Західній Вірджинії, де 13000 квадратних миль були відведені як Національна радіо тиха зона. Це дозволяє радіоастрономам спостерігати радіохвилі, що надходять з космосу, без перешкод з боку техногенних сигналів.
Використовуючи GBT, Робішо та Хейлс спостерігали радіохвилі вздовж скибочок через молекулярну хмару Оріона і виявили, що магнітне поле повертає свій напрямок, вказуючи на Землю у верхній частині хмари та віддаляючись від неї на дні. Вони використовували попередні спостереження над зоряним світлом, щоб перевірити, як орієнтується магнітне поле перед хмарою. (Немає можливості отримати інформацію про те, що відбувається за хмарою, оскільки хмара настільки щільна, що ні оптичне світло, ні радіохвилі не можуть проникнути в неї.) Коли вони поєднали всі доступні вимірювання, на малюнку вийшла картина штопор, що обертається навколо хмари .
"Ці результати були мені надзвичайно захоплюючі з кількох причин", - сказав Робішо. "Є науковий результат будови гвинтового поля. Потім є успішне вимірювання: такий тип спостереження дуже складний, і на телескоп знадобилося десятки годин, щоб зрозуміти, як ця величезна страва реагує на поляризовані радіохвилі, які є сигналом магнітного поля ".
Результати цих досліджень запропонували Робішоу та Хейлесу, що ГБТ є не тільки безпрецедентним серед великих радіотелескопів для вимірювання магнітних полів, але це єдиний, хто може надійно виявити слабкі магнітні поля.
Хейлес застеріг, що існує одне можливе альтернативне пояснення спостережуваної структури магнітного поля: Поле може бути обгорнене навколо передньої частини хмари.
"Це дуже щільний предмет", - сказав Хейлес. "Також буває, що лежить всередині порожнистої оболонки дуже великої ударної хвилі, яка утворилася, коли в сусідньому сузір'ї Еридану вибухнуло багато зірок".
Ця ударна хвиля несла б магнітне поле разом із ним, - сказав він, "поки не досяг молекулярної хмари! Лінії магнітного поля будуть розтягнуті по обличчю хмари і обмотані навколо боків. Підпис такої конфігурації був би дуже подібний до того, що ми бачимо зараз. Що насправді переконує нас у тому, що це спіралеподібне поле, це те, що, здається, існує постійний кут нахилу до ліній поля поперек обличчя хмари ».
Однак ситуацію можна з’ясувати за допомогою подальших досліджень. Robishaw та Heiles планують розширити свої вимірювання в цій хмарі та інших, використовуючи GBT. Вони також співпрацюватимуть з канадськими колегами, щоб використовувати зоряне світло для вимірювання поля поперек цієї та інших хмар.
"Сподіваємось надати достатньо доказів, щоб зрозуміти, яка справжня структура цього магнітного поля", - сказав Хейлес. "Чітке розуміння є важливим для того, щоб по-справжньому зрозуміти процеси, за допомогою яких молекулярні хмари утворюють зірки в галактиці Чумацький Шлях".
Дослідження було підтримано Національним науковим фондом.
