گرد و غبار قطبی شده میدان مغناطیسی قوی کهکشان باستانی - دنیای فیزیک را نشان می دهد

گرد و غبار قطبی شده میدان مغناطیسی قوی کهکشان باستانی - دنیای فیزیک را نشان می دهد

تمبر زمانی: 18 سپتامبر 2023، 11:43 صبح

کهکشان مغناطیسی
نقشه مغناطیسی: تصویری از کهکشان 9io9 که جهت میدان مغناطیسی آن را نشان می دهد. (با احترام: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/J Geach و همکاران)

دورترین میدان مغناطیسی کهکشانی مشاهده شده توسط یک تیم بین المللی از ستاره شناسان گزارش شده است. این میدان به کهکشانی به نام 9io9 تعلق داشت که ما آن را در حدود 11 میلیارد سال پیش می بینیم - حدود 2.5 میلیارد سال پس از ایجاد جهان در انفجار بزرگ. این کشف با مطالعه تشعشعات ساطع شده از دانه های غباری که توسط میدان مغناطیسی کهکشان در یک راستا قرار داشتند، انجام شد.

میدان های مغناطیسی مدت هاست که نقش کلیدی در شکل گیری ستارگان و کهکشان ها ایفا می کنند. با این حال، میدان های مغناطیسی منظم در مقیاس بزرگ تنها در کهکشان راه شیری و کهکشان های نزدیک مشاهده شده است.

در حالی که برخی کارهای نظری در مورد این موضوع انجام شده است، هنوز مشخص نشده بود که میدان های مغناطیسی با چه سرعتی در اطراف کهکشان های جوان شکل می گیرند و از این رو در تکامل آینده آنها نقش دارند.

بد درک شده است

توضیح می‌دهد: میدان‌های مغناطیسی یکی از آن چیزهایی هستند که اجزای کلیدی در کهکشان‌ها هستند، اما در مقایسه با سایر فرآیندهای درگیر، درک نسبتاً ضعیفی دارند. جیمز گیچ، از دانشگاه هرتفوردشایر، که نویسنده اصلی مقاله در طبیعت که کشف را توصیف می کند.

یکی از دلایل این درک ضعیف این است که تشخیص میدان های مغناطیسی دور در کهکشان های جوان یک چالش فنی است. در نتیجه، میدان های مغناطیسی اغلب در بسیاری از مدل ها و شبیه سازی های شکل گیری و تکامل کهکشان ها وجود ندارد. Geach توضیح می‌دهد: «احتمالی وجود داشت که میدان بسیار ضعیف باشد و ما نتوانیم آن را تشخیص دهیم.

دانشمندان تصمیم گرفتند 9io9 را مطالعه کنند، زیرا کهکشان نورانی خاصی است که دارای عدسی گرانشی است. این عدسی زمانی اتفاق می‌افتد که یک جرم عظیم، مانند یک سیاه‌چاله یا یک خوشه کهکشانی، نور کهکشانی را که از نزدیکی عبور می‌کند، خم می‌کند. این می تواند تأثیری بر بزرگنمایی کهکشان آن گونه که در زمین دیده می شود داشته باشد.

سوزن قطب نما

این تیم با استفاده از آرایه میلی‌متری/زیر میلی‌متری آتاکاما (ALMA) در شیلی، انتشار حرارتی دانه‌های گرد و غبار را در حدود 9io9 شناسایی کرد. دانه های گرد و غبار کاملاً کروی نیستند، بنابراین می توانند مانند سوزن های قطب نما با میدان مغناطیسی هماهنگ شوند. این دانه ها می توانند تشعشعات الکترومغناطیسی را جذب کرده و در طول موج های طولانی تری دوباره ساطع کنند

اگر دانه های گرد و غبار به صورت مغناطیسی در یک راستا قرار گیرند، نور پلاریزه ساطع می کنند. با تجزیه و تحلیل درجه و جهت این قطبش، تیم می‌تواند جهت و قدرت میدان مغناطیسی را در منطقه‌ای که دانه‌های گرد و غبار در آن قرار دارد، استنباط کند. آنها دریافتند که قدرت میدان 9io9 حدود 20 برابر کهکشان راه شیری است و وسعت آن حدود 16,000 سال نوری است. این تیم از این داده ها برای ایجاد نقشه میدان مغناطیسی از کهکشان دور استفاده کرد.

گیچ توضیح می‌دهد: «این نشان می‌دهد که حتی در یک بازه زمانی نسبتاً محدود از انفجار بزرگ، میدان‌های مغناطیسی مانند آنچه در کهکشان‌های محلی بیشتر می‌بینیم، می‌توانند ایجاد شوند.

راینر بک او یک متخصص میدان های مغناطیسی کهکشانی است که در سال 2018 از موسسه ماکس پلانک برای رادیو اخترشناسی بازنشسته شد. دنیای فیزیک که او از قدرت میدان 9io9 شگفت زده شد: "این واقعا شگفت انگیز است، و این چیزی است که می گوید نیروهای مغناطیسی در حال حاضر بسیار بسیار مهم در جهان بسیار اولیه هستند."

نگاه کردن به گذشته

بک اضافه می کند که 9io9 نشان دهنده یک "جهش عظیم" در درک ما از میدان های مغناطیسی کهکشان های قدیمی است. "تا به حال، ما فقط نشانه هایی از فیلدهای مرتب شده تا انتقال قرمز 0.4 داشته ایم، اما این انتقال به قرمز 2.6 است."

انتقال به سرخ به درجه ای اطلاق می شود که طول موج نور کهکشان در اثر انبساط مداوم کیهان کشیده شده است - با جابجایی های قرمز بالاتر مربوط به اجرام قدیمی تر و دورتر.

همانطور که مشاهده شد، کهکشان 9io9 هنوز در مراحل اولیه خود است و در کیهان اولیه قرار دارد. در نتیجه، هنوز هم سرشار از گازهای یونیزه متلاطم است که از هم پاشیده نشده اند و ستاره ها را تشکیل دهند، و محققان نظریه ای در مورد چگونگی ارتباط این تلاطم با میدان مغناطیسی ایجاد کرده اند.

حرکت آشفته

شکل کهکشان مانند یک دیسک است که به سرعت می چرخد. همچنین شامل حرکت آشفته از بازخورد ستاره‌ای است که به فرآیندهای فیزیکی ستاره‌ها اشاره دارد که می‌توانند محیط آنها را شکل دهند. این شامل بادهای ستاره‌ای است که فواره‌هایی از ذرات باردار هستند که از ستاره‌ها بیرون می‌آیند.

گیچ گفت: "ما فکر می کنیم که این شکل گیری ستاره شدید است که گازی را تولید می کند که در ابتدا میدان مغناطیسی را تقویت کرده است." ساختار منسجم تر.»

این تیم پیشنهاد می کند که این "دینام دوگانه" ممکن است نحوه شکل گیری میدان های مغناطیسی منظم در مقیاس کهکشانی در اوایل کهکشان های جوان باشد.

Geach می‌گوید که مطالعات آینده می‌تواند نقشه‌برداری میدان مغناطیسی را با وضوح بالاتر برای شناسایی اجزای مختلف میدان و آشکار ساختن ساختار ظریف آن انجام دهد.

تمبر زمان:

بیشتر از دنیای فیزیک