Învelișul câmpului magnetic elicoidal în jurul norului molecular din Orion. Credit imagine: NRAO / AUI / NSF Click pentru mărire
Astronomii au anunțat astăzi (joi, 12 ianuarie) care ar putea fi prima descoperire a unui câmp magnetic elicoidal în spațiul interstelar, învârtit ca un șarpe în jurul unui nor de gaz din constelația Orion.
„Vă puteți gândi la această structură ca la un gigant, magnetic Slinky înfășurat în jurul unui nor interstelar lung, asemănător cu degetele”, a spus Timothy Robishaw, un student absolvent în astronomie la Universitatea din California, Berkeley. „Liniile de câmp magnetic sunt ca niște benzi întinse de cauciuc; tensiunea stoarce norul în forma sa filamentară. "
Astronomii au sperat de mult să găsească cazuri specifice în care forțele magnetice influențează în mod direct forma norilor interstelari, dar, potrivit lui Robishaw, „telescoapele nu au fost până la urmă sarcina… până acum”.
Descoperirile oferă primele dovezi ale structurii câmpului magnetic în jurul unui nor interstelar, în formă de filament, cunoscut sub numele de Orion Molecular Cloud.
Anunțul de astăzi al lui Robishaw și Carl Heiles, profesor de astronomie UC Berkeley, a fost făcut în timpul unei prezentări la reuniunea American Astronomical Society din Washington, D.C.
Nori moleculari interstelari sunt locurile de naștere ale stelelor, iar norul molecular Orion conține două astfel de pepiniere stelare - unul în centură și altul în sabia constelației Orion. Norii interstelari sunt regiuni dense încorporate într-un mediu extern cu densitate mult mai mică, dar norii interstelari „densi” sunt, după standardele Pământului, un vid perfect. În combinație cu forțele magnetice, dimensiunea mare a acestor nori este cea care face suficientă gravitație pentru a le strânge pentru a face stele.
Astronomii știu de ceva vreme că mulți nori moleculari sunt structuri filamentare ale căror forme sunt suspectate a fi sculptate de un echilibru între forța gravitației și câmpurile magnetice. În realizarea modelelor teoretice ale acestor nori, majoritatea astrofizicienilor le-au tratat ca sfere și nu ca filamente asemănătoare cu degetele. Cu toate acestea, un tratament teoretic publicat în 2000 de Drs. Jason Fiege și Ralph Pudritz de la Universitatea McMaster au sugerat că, atunci când sunt tratați corect, norii moleculari filamentari ar trebui să prezinte un câmp magnetic elicoidal în jurul axei lungi a norului. Aceasta este prima confirmare observațională a acestei teorii.
"Măsurarea câmpurilor magnetice în spațiu este o sarcină foarte dificilă", a spus Robishaw, "deoarece câmpul din spațiul interstelar este foarte slab și pentru că există efecte sistematice de măsurare care pot produce rezultate eronate."
Semnătura unui câmp magnetic îndreptat către sau departe de Pământ este cunoscută sub numele de efect Zeeman și este observată ca divizarea unei linii de frecvență radio.
„O analogie ar fi atunci când scanează cadranul radio și obții aceeași stație separată de un spațiu gol”, a explicat Robishaw. „Mărimea spațiului gol este direct proporțională cu rezistența câmpului magnetic la locația în spațiul în care stația este difuzată.”
Semnalul, în acest caz, este transmis la 1420 MHz pe cadranul radio prin hidrogen interstelar - cel mai simplu și mai abundent atom din univers. Transmițătorul este situat la 1750 de ani lumină distanță în constelația Orion.
Antena care a primit aceste transmisii radio este Telescopul Băncii Verzi a Fundației Naționale a Științei (GBT), operat de Observatorul Național de Radio Astronomie. Telescopul, cu 148 de metri înălțime și cu o farfurie cu diametrul de 100 de metri (300 de metri), este situat în Virginia de Vest, unde 13.000 de mile pătrate au fost puse deoparte ca Zona Națională de Radio liniștită. Acest lucru permite astronomilor radio să observe undele radio provenind din spațiu fără interferențe de la semnalele artificiale.
Folosind GBT, Robishaw și Heiles au observat undele radio de-a lungul unor felii de-a lungul norului molecular Orion și au descoperit că câmpul magnetic și-a inversat direcția, îndreptându-se către Pământ în partea superioară a norului și departe de acesta pe partea de jos. Au folosit observații anterioare ale luminii stelelor pentru a inspecta cum este orientat câmpul magnetic din fața norului. (Nu există nicio modalitate de a obține informații despre ceea ce se întâmplă în spatele norului, deoarece norul este atât de dens, încât nici lumina optică, nici undele radio nu o pot pătrunde.) Când au combinat toate măsurătorile disponibile, imaginea a apărut un model de tirbușină care se înfășoară în jurul norului .
"Aceste rezultate au fost incredibil de interesante pentru mai multe motive", a spus Robishaw. „Există rezultatul științific al unei structuri elicoidale de câmp. Apoi, există măsurarea reușită: acest tip de observație este foarte dificil și a durat zeci de ore pe telescop pentru a înțelege modul în care acest platou enorm răspunde la undele radio polarizate care sunt semnătura unui câmp magnetic. "
Rezultatele acestor investigații au sugerat lui Robishaw și Heiles că GBT nu este doar inegalabil în rândul telescoapelor radio mari pentru măsurarea câmpurilor magnetice, dar este singurul care poate detecta în mod fiabil câmpuri magnetice slabe.
Heiles a avertizat că există o posibilă explicație alternativă pentru structura câmpului magnetic observat: Câmpul ar putea fi înfășurat în jurul față a norului.
"Este un obiect foarte dens", a spus Heiles. „Se întâmplă, de asemenea, să se afle în interiorul învelișului scobit al unei valuri de șoc foarte mari care s-a format când multe stele au explodat în constelația vecină a lui Eridanus.”
Acea undă de șoc ar fi purtat câmpul magnetic alături de acesta, „a ajuns până la norul molecular! Liniile câmpului magnetic s-ar întinde pe fața norului și s-ar înfășura în jurul laturilor. Semnătura unei astfel de configurații ar fi foarte asemănătoare cu cea pe care o vedem acum. Ceea ce ne convinge cu adevărat că acesta este un câmp elicoidal este faptul că pare să existe un unghi de pas constant față de liniile de câmp de pe fața norului. "
Cu toate acestea, situația poate fi clarificată prin cercetări suplimentare. Robishaw și Heiles intenționează să-și extindă măsurătorile în acest nor și altele folosind GBT. De asemenea, vor colabora cu colegii canadieni pentru a folosi lumina stelelor pentru a măsura câmpul pe fața acestui și al altor nori.
„Speranța este să oferim suficiente dovezi pentru a înțelege care este adevărata structură a acestui câmp magnetic”, a spus Heiles. „O înțelegere clară este esențială pentru a înțelege cu adevărat procesele prin care norii moleculari formează stele în galaxia Căii Lactee.”
Cercetarea a fost susținută de Fundația Națională a Științei.
