Przejdź do głównej treści

Widok zawartości stron Widok zawartości stron

Wiadomości

Nawigacja okruszkowa Nawigacja okruszkowa

Widok zawartości stron Widok zawartości stron

Przełomowe odkrycie astronomów z UJ w The Astrophysical Journal

Przełomowe odkrycie astronomów z UJ w The Astrophysical Journal

Artykuł opisujący prawdopodobnie najrozleglejsze, regularne pole magnetyczne we Wszechświecie ukazał się w The Astrophysical Journal - jednym z najważniejszych międzynarodowych czasopism dotyczących astronomii, astrofizyki i spektroskopii. Autorami pracy są naukowcy z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Jagiellońskiego i australijskiej, federalnej agencji rządowej Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO).

Pole magnetyczne w Kosmosie nie jest niczym dziwnym. Jego obecność wykrywana jest w zarówno na niewielkich, skalistych planetach, jak i w rozciągających się na miliony lat świetlnych otoczkach wokół gromad galaktyk. Jest to byt nie tylko powszechny, ale też niezmiernie ważny. Choć niewidoczne gołym okiem, to właśnie pole magnetyczne w znacznym stopniu steruje ewolucją galaktyk, umożliwia - albo wręcz blokuje - formację gwiazd, utrzymuje "w ryzach" naładowane cząstki wyrzucane w dżetach kwazarów. Nasza wiedza o polach magnetycznych, choć wciąż poszerzana, dalej jest stosunkowo uboga w szczególności, jeśli chodzi o jego strukturę w naszej Galaktyce czy też możliwości magnetyzacji szerokich obszarów pozornie pustej przestrzeni kosmicznej przez obiekty już namagnesowane.

Pole magnetyczne w Kosmosie może być regularne, uporządkowane lub chaotyczne. Najczęściej spotyka się je w tej ostatniej konfiguracji, pozbawione jakiejkolwiek wyróżnionej orientacji. Pole takie potrafi ciągnąć się na ogromnych obszarach, tworząc swoistą magnetyczną zupę, w której zanurzone są pojedyncze galaktyki, a nawet całe ich układy. Stosunkowo rzadsze jest pole uporządkowane - o wyróżnionym kierunku, ale nie zwrocie. Powstaje, gdy pole chaotyczne ulega rozciąganiu lub ściskaniu w wyniku oddziaływań pomiędzy galaktykami. Te pola również potrafią zajmować ogromne obszary. Łukowate relikty spotykane w gromadach galaktyk nierzadko osiągają setki tysięcy kilometrów.

Najrzadsze są pola całkowicie regularne, które posiadają wyróżniony zarówno kierunek, jak i zwrot. Ich wytworzenie jest wyjątkowo trudne. Najczęściej potrzebny jest do tego mechanizm dynama magnetohydrodynamicznego. Ten pracuje efektywnie w niewielkiej części galaktyk, głównie spiralnych (ale też i nie wszystkich; niektóre nieregularne też to potrafią). Powstałe w wyniku jego działania pole utrzymuje się w dysku galaktycznym, a na zewnątrz wydostaje praktycznie tylko w wyniku wyciągania gazu, w który jest wmrożone, podczas oddziaływań. Ponieważ jednak struktura poza dyskiem z łatwością ulega rozrywaniu, to jedynymi strukturami regularnie namagnesowanymi poza galaktykami są wąskie, wyciągnięte ramiona spiralne. Nawet jeśli sięgają kilkudziesięciu tysięcy lat świetlnych długości, to ich "szerokość" czy "grubość" nie przekracza kilku tysięcy. Podobnie jest z ogonami powstałymi w wyniku „wypychania” materii przez supernowe. Proces taki nie skutkuje tworzeniem się rozległych obszarów regularnie namagnesowanych poza galaktykami.

Zespół naukowców z Uniwersytetu Jagiellońskiego (dr Błażej Nikiel-Wroczyński, dr hab. Marian Soida, prof. UJ i prof. Marek Urbanik) i CSIRO opublikował właśnie w The Astrophysical Journal pracę A Large-scale, Regular Intergalactic Magnetic Field Associated with Stephan's Quintet?. Artykuł opisuje ogromną, regularnie namagnesowaną strukturę w niewielkiej, zwartej grupie galaktyk - Kwintecie Stephana. Obiekt ten uchodzi za modelowy układ w swojej klasie. Galaktyki wchodzące w jego skład oddziałują ze sobą, wyciągając materię w przestrzeń wewnątrz grupy lub nawet poza samą grupę. Analiza regularnego pola magnetycznego przeprowadzona została przy użyciu metody syntezy miary rotacji polegającej na badaniu zmienności kąta polaryzacji w szerokim, dobrze próbkowanym obszarze widma radiowego. Zmiana kąta oznacza skręcenie płaszczyzny polaryzacji przychodzącej fali. Dzieje się tak w obecności regularnego pola magnetycznego wzdłuż linii wzroku źródło-obserwator (efekt Faradaya). Obserwacje Kwintetu ujawniają, że źródła radiowe znajdujące się w obszarze grupy lub za nią znajdują się w obszarze jednej, konsystentnej regularnie namagnesowanej struktury.

Badania sugerują, że obserwacji praktycznie nie da się wytłumaczyć, jeśli strukturę tę umieścimy wewnątrz Drogi Mlecznej. Przeczyłoby to wszelkim znanym modelom naszej Galaktyki. Stąd też jedynym miejscem, w którym może się ona znajdować, są okolice Kwintetu. Wygląda na to, że jest to swoisty "ekran" magnetyczny, długi na co najmniej 200 tysięcy lat świetlnych, szeroki na co najmniej 130 tysięcy lat świetlnych i głęboki na co najmniej 65 tysięcy lat świetlnych. Jest to największa znana, regularnie namagnesowana struktura we Wszechświecie i jedyna odkryta poza pojedynczymi galaktykami bądź ich parami. Co więcej - póki co nie ma pewności, w jaki sposób powstała. Najprawdopodobniej jest to materia wyciągnięta z jednej z galaktyk Kwintetu. Ciężko jednak wyobrazić sobie, jaki musiałby być przebieg oddziaływań, żeby uzyskać byt tak rozległy przestrzennie.

Odpowiedź na te pytania może przynieść ponowna "wizyta" w Kwintecie. Dzięki już pozyskanym danym z innych instrumentów (w tym z interferometru LOFAR - najnowocześniejszego, paneuropejskiego radioteleskopu pracującego na falach metrowych, którego istotną część stanowią 3 polskie stacje) możliwe będzie jeszcze dokładniejsze przebadanie śladów regularnego pola i określenie jego parametrów. Badacze liczą, że uda się im znaleźć jego źródło albo choćby wskazówki, czym tak naprawdę jest niespodziewanie odkryty namagnesowany "ekran".

Kwintet Stephana w całej okazałości. Odkryty w 1877 roku został już kiedyś zdegradowany do roli kwartetu, a potem znów awansowany. Spośród pięciu galaktyk widocznych na ilustracji tylko 4 są jego częścią. Ta widoczna na południu znajduje się około 8 razy bliżej, a 5. składnik grupy leży nieco bardziej na lewo od krawędzi mapy. Wyrysowane kontury ukazują rozległość radiowej otoczki Kwintetu. Jest ona jeszcze większa niż "ekran" i zawiera w przeważającej większości pola chaotyczne i uporządkowane - pozostałość po burzliwej historii tej niewielkiej grupy.


Te niepozorne wykresy stanowią najważniejszą część pracy. Obrazowy dowód na istnienie jednej, rozległej regularnie namagnesowanej struktury magnetycznej w Kwintecie Stephana. Prezentują one zależność siły sygnału od tzw. głębokości Faradayowskiej (Faraday Depth - FD). Pik poniżej zera reprezentuje sygnał z Drogi Mlecznej, ten powyżej sygnał przypisany okolicom Kwintetu Stephana. Oszacowanie niektórych parametrów napotkanego pola regularnego możliwe jest na podstawie analizy odległości między poszczególnymi pikami (im większa, tym silniejsze pole), położeniu poniżej bądź powyżej zera na osi FD (zwrot pola w stosunku do obserwatora oraz ewentualna jego zmiana) czy też przynależności do konkretnej struktury (o tej mówimy, gdy wykresy dla kilku różnych punktów na niebie mają taki sam układ pików: zbliżona odległość między nimi czy też pozycja w przestrzeni Faradaya). Spośród wszystkich zarejestrowanych obiektów w okolicach Kwintetu, te znajdujące się w nim bądź też za nim, mają bardzo podobną konfigurację pików w przestrzeni Faradaya. Te poza obszarem grupy wyglądają zupełnie inaczej.

Polecamy również
Zawodniczki AZS UJ Kraków mistrzyniami Polski w futsalu
Prof. Anetta Undas ponownie w Radzie Narodowego Centrum Nauki
Specjaliści opracowali kompendium wiedzy na temat COVID-19
Badacze z UJ wśród pierwszych laureatów konkursu Miniatura 4

Widok zawartości stron Widok zawartości stron

Znajdziesz nas tutaj