אבק מקוטב חושף שדה מגנטי חזק של גלקסיה עתיקה - עולם הפיזיקה

אבק מקוטב חושף שדה מגנטי חזק של גלקסיה עתיקה - עולם הפיזיקה

חותמת זמן: 18 בספטמבר 2023 11:43

גלקסיה מגנטית
מפה מגנטית: תמונה של הגלקסיה 9io9 המציגה את כיוון השדה המגנטי שלה. (באדיבות: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/J Geach et al.)

השדה המגנטי הגלקטי הרחוק ביותר שנצפה אי פעם דווח על ידי צוות בינלאומי של אסטרונומים. השדה היה שייך לגלקסיה בשם 9io9, שאנו רואים כפי שהיא הייתה לפני כ-11 מיליארד שנים - כ-2.5 מיליארד שנים לאחר שהיקום נוצר במפץ הגדול. התגלית בוצעה על ידי חקר קרינה הנפלטת מגרגרי אבק שהיו מיושרים על ידי השדה המגנטי של הגלקסיה.

שדות מגנטיים ידועים זה מכבר כממלאים תפקיד מפתח ביצירת כוכבים וגלקסיות. עם זאת, שדות מגנטיים מסודרים בקנה מידה גדול נצפו רק בשביל החלב ובגלקסיות הסמוכות.

אמנם הייתה עבודה תיאורטית בנושא, אך לא היה ידוע באיזו מהירות שדות מגנטיים יכולים להיווצר סביב גלקסיות צעירות ולפיכך לשחק תפקיד באבולוציה העתידית שלהן.

לא מובן

"שדות מגנטיים הם אחד מאותם דברים שהם מרכיבי מפתח בגלקסיות, אך מובנים בצורה גרועה יחסית, בהשוואה לתהליכים אחרים המעורבים", מסביר ג'יימס גיץ', מאוניברסיטת הרטפורדשייר, שהוא המחבר הראשי של מאמר ב טבע שמתאר את התגלית.

אחת הסיבות להבנה הדלה הזו היא שזיהוי שדות מגנטיים מרוחקים בגלקסיות צעירות הוא אתגר טכני. כתוצאה מכך, שדות מגנטיים נעדרים לעתים קרובות בדגמים ובסימולציות רבות של היווצרות ואבולוציה של גלקסיות. "היה סיכוי שהשדה מאוד חלש, ואולי לא נוכל לזהות אותו", מסביר גיץ'.

המדענים בחרו לחקור את 9io9 מכיוון שמדובר בגלקסיה זוהרת במיוחד עם עדשת כבידה. עדשה זו מתרחשת כאשר עצם מסיבי, כמו חור שחור או צביר גלקסיות, מכופף אור מהגלקסיה שעוברת בקרבת מקום. זה יכול להשפיע על הגדלה של הגלקסיה כפי שהיא נראית על פני כדור הארץ.

מחטי מצפן

באמצעות מערך Atacama Large Millimeter/Submillimeter (ALMA) בצ'ילה, הצוות זיהה פליטות תרמיות מגרגרי אבק בסביבות 9io9. גרגרי האבק אינם כדוריים לחלוטין, ולכן הם יכולים להתיישר לשדה מגנטי כמו מחטי מצפן. גרגרים אלו יכולים לספוג קרינה אלקטרומגנטית ולפלוט אותה מחדש באורכי גל ארוכים יותר

אם גרגרי האבק מיושרים מגנטית, הם יפלטו אור מקוטב. על ידי ניתוח מידת הקיטוב והכיוון של הקיטוב הזה, הצוות יכול היה להסיק את הכיוון והחוזק של השדה המגנטי באזור שבו היו ממוקמים גרגרי האבק. הם גילו שעוצמת השדה של 9io9 היא בערך פי 20 מזה של שביל החלב ומשתרעת על פני כ-16,000 שנות אור. הצוות השתמש בנתונים אלה כדי ליצור מפת שדה מגנטי של הגלקסיה הרחוקה.

"זה מראה שאפילו בטווח זמן מוגבל יחסית מהמפץ הגדול, ניתן להקים שדות מגנטיים כמו אלה שאנו רואים בגלקסיות מקומיות יותר", מסביר Geach.

ריינר בק הוא מומחה לשדות מגנטיים גלקטיים, שפרש ממכון מקס-פלנק לרדיואסטרונומיה ב-2018. הוא סיפר עולם הפיזיקה שהוא הופתע מעוצמת השדה של 9io9: "זה באמת מדהים, וזה משהו שאומר שכוחות מגנטיים כבר מאוד מאוד חשובים ביקום המוקדם מאוד".

מציץ אחורה בזמן

בק מוסיף כי אותו 9io9 מייצג "קפיצה עצומה" בהבנתנו את השדות המגנטיים של גלקסיות ישנות יותר. "עד עכשיו, היו לנו רק אינדיקציות מסוימות של שדות מסודרים עד להסטה לאדום של 0.4, אבל זו הסטה לאדום של 2.6."

הסטה לאדום מתייחסת לדרגה שבה אורך הגל של האור מהגלקסיה נמתח על ידי ההתפשטות המתמשכת של היקום - עם הסחות לאדום גבוהות יותר המתאימות לעצמים ישנים ומרוחקים יותר.

כפי שנצפה, גלקסיה 9io9 היא עדיין בחיתוליה וממוקמת ביקום המוקדם. כתוצאה מכך, הוא עדיין עשיר בגזים מיוננים סוערים שלא קרסו ליצירת כוכבים, והחוקרים פיתחו תיאוריה לגבי האופן שבו מערבולת זו קשורה לשדה המגנטי.

תנועה סוערת

הגלקסיה מעוצבת כמו דיסק המסתובב במהירות. הוא מכיל גם תנועה סוערת ממשוב כוכבים, המתייחס לתהליכים הפיזיים של כוכבים שיכולים לעצב את סביבתם. זה כולל רוחות כוכבים, שהם סילונים של חלקיקים טעונים שנורו מתוך כוכבים.

"אנחנו חושבים שזו היווצרות הכוכבים האינטנסיבית שגורמת את הגז שהגבירה בתחילה את השדה המגנטי," אמר גיץ', "יש לך הסיבוב של הגלקסיה מתרחש באותו זמן, וזה סוג של סיבוב השדה לשדה מגנטי. מבנה קוהרנטי יותר."

הצוות מציע ש"דינמו כפול" זה עשוי להיות איך שדות מגנטיים מסודרים בקנה מידה גלקטי יכולים להיווצר מוקדם בגלקסיות צעירות.

Geach אומר שמחקרים עתידיים יכולים לכוון למפות את השדה המגנטי ברזולוציה גבוהה יותר כדי לפתור את המרכיבים השונים של השדה ולחשוף את המבנה העדין שלו.

בול זמן:

עוד מ עולם הפיזיקה