Galaxiile spirală sunt o formă iconică. Sunt utilizate în logo-urile produselor și în tot felul de alte locuri. Trăim chiar într-una. Și, deși poate părea un fel de evident cum își capătă forma, prin rotire, acesta nu este cazul.
Oamenii de știință sunt încă încurcați de galaxii în spirală și cum își câștigă forma, cu brațele elegante pline de stele. Astronomii care lucrează cu SOFIA, Observatorul Stratosferic pentru Astronomia Infraroșilor, studiază ce rol joacă câmpurile magnetice prin observarea altor galaxii în spirală decât ale noastre. Recent, oamenii de știință SOFIA au observat galaxia M77, cunoscută și sub denumirea de NGC 1068, și și-au prezentat rezultatele într-un nou studiu.
Noul studiu se intitulează „SOFIA / HAWC + urmărește câmpurile magnetice din NGC 1068” și va fi publicat în Astrophysical Journal. Autorul principal este Enrique Lopez-Rodriguez, un om de știință al Asociației Cercetării Spațiale a Universităților din cadrul SOFIA Science Center din cadrul Ames Research Center din NASA.
„Câmpurile magnetice sunt invizibile, dar pot influența evoluția unei galaxii”, a spus Lopez-Rodriguez într-un comunicat de presă. „Avem o înțelegere destul de bună a modului în care gravitația afectează structurile galactice, dar abia începem să învățăm rolul câmpurilor magnetice”.
M77 este o galaxie spirală aflată la aproximativ 47 de milioane de ani lumină distanță. Este o galaxie spiralată împiedicată, chiar dacă bara nu poate fi văzută în lumină vizibilă. Are un nucleu galactic activ, de asemenea nu este văzut în lumină vizibilă și găzduiește o gaură neagră supermasivă (SMBH) care este de două ori mai masivă decât Sgr A *, SMBH din centrul Căii Lactee. M77 este mai mare decât Calea Lactee: are o rază de aproximativ 85.000 de ani lumină, iar Calea Lactee este de aproximativ 53.000. M77 are aproximativ 300 de miliarde de stele, în timp ce Calea Lactee are între 250 de miliarde și 400 de miliarde.
M 77 este cea mai apropiată galaxie spirală cu un design grandios, atât cu un nucleu galactic activ luminos (AGN), cât și cu o stea luminoasă circumnucleară.
Brațele în spirală ale lui M 77 sunt pline de zone de formare stelară intensă numite starbursts. Liniile de câmp magnetic invizibile urmăresc îndeaproape brațele spiralate, deși ochii noștri nu le pot vedea. Dar SOFIA poate, iar existența lor susține o teorie larg răspândită care explică modul în care aceste arme își capătă forma. Se numește „teoria undelor densității”.
Înainte de a dezvolta teoria undelor densității la mijlocul anilor 1960, au existat probleme în explicarea brațelor spiralate într-o galaxie. Conform „problemei înfășurării”, brațele spiralate ar dispărea după doar câteva orbite și nu vor fi distincte de restul galaxiei.
Iată un videoclip rapid care arată problema înfășurării.
Teoria undelor densității spune că brațele în sine sunt separate de stele și de gazul și praful care circulă prin undele de densitate. Brațele sunt partea vizibilă a valurilor de densitate în sine, iar stelele se mișcă în interior și în afara valurilor. Deci, brațele nu sunt structuri permanente formate din stele, chiar dacă așa arată.
Iată un scurt videoclip care arată cum valurile de densitate creează brațe spiralate în galaxii.
Observațiile SOFIA arată că liniile câmpului magnetic se întind pe tot cuprinsul brațelor, la o distanță de 24.000 de ani-lumină. Conform studiului, forțele gravitaționale care au ajutat la crearea formei în spirală a galaxiei comprimă câmpurile magnetice, ceea ce susține teoria undelor densității.
"Este prima dată când vedem câmpuri magnetice aliniate la scări atât de mari, cu nașterea curentă a stelelor în brațele spiralate", a spus Lopez-Rodriquez. „Este întotdeauna interesant să avem dovezi observaționale care să susțină teoriile.”
Liniile de câmp magnetic din galaxii sunt foarte greu de observat, iar noul instrument SOFIA îl face posibil. Se numește HAWC + sau Camera Air Plus de înaltă rezoluție Airborne Wideband Camera-Plus. HAWC + lucrează în infraroșu îndepărtat pentru a observa boabele de praf, care sunt aliniate perpendicular la liniile câmpului magnetic din M77. Aceasta permite astronomilor să deducă forma și direcția câmpului magnetic de bază.
Există o mulțime de interferențe potențiale în M 77, cum ar fi lumina vizibilă împrăștiată și radiațiile provenite de la particule cu energie mare, dar infraroșii îndepărtate nu le afectează. Capacitatea SOFIA de a vedea în lungimea de undă de 89 de microni îi permite să vadă clar granulele de praf. HAWC + este de asemenea un polarimetru imagistic, un dispozitiv care măsoară și interpretează energia electromagnetică polarizată.
Acest studiu se ocupă doar de o singură galaxie cu un braț în spirală, așa că mai sunt multe de făcut. Nu este clar modul în care liniile de câmp magnetic pot juca un rol în structura altor galaxii, inclusiv neregulatele. Dar se pare că această echipă a dezvoltat o metodă de studiu a acestor galaxii.
După cum spun ei în concluzia lucrării lor, „Rezultatele prezentate aici, împreună cu studiile noastre anterioare despre M 82 și NGC 253 (Jones și colab. 2019), oferă dovezi că polarimetria FIR (cu infraroșu îndepărtat) poate fi un instrument valoros pentru studierea structurii câmpului magnetic în galaxiile externe, în special în regiunile cu adâncime optică ridicată. "
Mai Mult:
- Comunicat de presă: Cum să modelezi un Galaxy spiral
- Document de cercetare: SOFIA / HAWC + urmărește câmpurile magnetice din NGC 1068
- HAWC +
- Revista spațială: Messier 77 - galaxia spirală Cetus A Barred
