مجد للعلماء في معهد ماكس بلانك وفريق دولي من علماء الفلك الراديوي لخريطة جديدة مفصلة بشكل لا يصدق للمجالات المغناطيسية لمجرتنا! تجاوزت خريطة السماء الفريدة هذه سابقاتها وتعطينا نظرة ثاقبة في بنية المجال المغناطيسي لدرب التبانة أبعد من أي شيء شوهد حتى الآن. ما المميز في هذا؟ إنها تُظهر لنا جودة تُعرف باسم عمق فاراداي - وهو مفهوم يعمل على طول خط رؤية محدد. لإنشاء الخريطة ، تم دمج البيانات من 41000 قياس تم جمعها من تقنية إعادة بناء الصورة الجديدة. يمكننا الآن أن نرى ليس فقط الهيكل الرئيسي لحقول المجرة ، ولكن أيضًا ميزات أقل وضوحًا مثل الاضطراب في غاز المجرة.
لذا ، ماذا تعني خريطة جديدة من هذا النوع بالضبط؟ تمتلك جميع المجرات مجالات مغناطيسية ، لكن مصدرها لغز. حتى الآن ، لا يسعنا إلا تخمين حدوثها بسبب عمليات الدينامو ... حيث تتحول الطاقة الميكانيكية إلى طاقة مغناطيسية. هذا النوع من الخلق طبيعي تمامًا ويحدث هنا على الأرض والشمس وحتى على نطاق أصغر مثل الراديو الذي يعمل بالذراع اليدوي - أو مصباح فاراداي! من خلال توضيح مكان حدوث هياكل المجال المغناطيسي في درب التبانة ، يمكننا الحصول على فهم أفضل لدينامو المجرة.
في القرن والنصف الماضي ، عرفنا عن دوران فاراداي ويستخدمه العلماء لقياس المجالات المغناطيسية الكونية. يحدث هذا الإجراء عندما يمر الضوء المستقطب عبر وسط ممغنط وتدور طائرة الاستقطاب. يعتمد مقدار الدوران على قوة واتجاه المجال المغناطيسي. من خلال ملاحظة الدوران يمكننا أن نفهم خصائص الحقول المغناطيسية المتداخلة. يجمع علماء الفلك الراديوي ويفحصون الضوء المستقطب من مصادر راديوية بعيدة تمر عبر مجرتنا في طريقنا إلينا. يمكن بعد ذلك الحكم على تأثير فاراداي بقياس استقطاب المصدر بترددات مختلفة. ومع ذلك ، يمكن لهذه القياسات أن تخبرنا فقط عن المسار الواحد من خلال درب التبانة. لرؤية الأشياء ككل ، يحتاج المرء إلى معرفة عدد المصادر المنتشرة فوق السماء المرئية. هنا لعبت المجموعة الدولية من علماء الفلك الراديوي دوراً هاماً. لقد أثبتوا بيانات من 26 مشروعًا مختلفًا أعطت إجماليًا كبيرًا يبلغ 41،300 مصدرًا دقيقًا - بمتوسط مصدر راديو واحد لكل درجة مربعة من السماء.
على الرغم من أن ذلك يبدو وكأنه ثروة من المعلومات ، إلا أنه لا يزال غير كافٍ حقًا. هناك مناطق شاسعة ، خاصة في السماء الجنوبية ، حيث لا توجد سوى قياسات قليلة. بسبب هذا النقص في البيانات ، علينا أن نتقارب بين نقاط البيانات الموجودة وهذا يخلق مشاكله الخاصة. أولاً ، تختلف الدقة ويجب أن تساعد القياسات الأكثر دقة. أيضا ، الفلكيون ليسوا متأكدين تمامًا من مدى موثوقية قياس واحد - عليهم فقط أن يأخذوا أفضل تخمينهم بناءً على المعلومات التي لديهم. ومع ذلك ، توجد مشاكل أخرى. هناك شكوك في القياس بسبب الطبيعة المعقدة للعملية. يمكن أن يزيد الخطأ الصغير بمقدار عشرة أضعاف ويمكن أن يؤدي ذلك إلى تلف الخريطة إذا لم يتم تصحيحها. للمساعدة في حل هذه المشكلات ، طور العلماء في MPA خوارزمية جديدة لالتقاط الصور ، تسمى "المرشح الحرج الممتد". يستخدم الفريق في إنشائه الأدوات التي يوفرها النظام الجديد المعروف باسم نظرية حقل المعلومات - وهي أداة قوية تمزج الطرق المنطقية والإحصائية مع الحقول التطبيقية وتجميعها مقابل المعلومات غير الدقيقة. هذا العمل الجديد مثير لأنه يمكن تطبيقه أيضًا على أماكن التصوير ومعالجة الإشارات الأخرى في المجالات العلمية البديلة.
"بالإضافة إلى خريطة عمق فاراداي المفصلة (الشكل 1) ، توفر الخوارزمية خريطة للشكوك (الشكل 2). خاصة في قرص المجرة وفي المنطقة الأقل ملاحظة حول القطب السماوي الجنوبي (الربع السفلي الأيمن) ، تكون أوجه عدم اليقين أكبر بكثير. " يقول الفريق. "للتأكيد بشكل أفضل على الهياكل في المجال المغناطيسي المجري ، في الشكل 3 (أعلاه) ، تمت إزالة تأثير القرص المجري بحيث تكون الميزات الأضعف فوق وتحت القرص المجري أكثر وضوحًا. لا يكشف هذا عن النطاق الأفقي الواضح لقرص الغاز في درب التبانة في منتصف الصورة فحسب ، بل يبدو أيضًا أن اتجاهات المجال المغناطيسي تبدو متقابلة أعلى وأسفل القرص. يحدث تغيير مماثل في الاتجاه أيضًا بين الجانبين الأيسر والأيمن من الصورة ، من جانب واحد من مركز درب التبانة إلى الجانب الآخر. "
الخبر السار هو أن نظرية دينامو المجرة تبدو على الفور. لقد تنبأت ببنى متناظرة وتعكسها الخريطة الجديدة. في هذا الإسقاط ، تصطف المجالات المغناطيسية بالتوازي مع مستوى القرص المجري في شكل حلزوني. هذا الاتجاه معاكس فوق وتحت القرص وتنشأ التماثلات المرصودة في خريطة فاراداي من موقعنا داخل القرص المجري. هنا نرى كل من الهياكل الكبيرة والصغيرة مرتبطة بالهياكل الغازية الديناميكية المضطربة والحيوية. تتميز خوارزمية الخريطة الجديدة بخط جانبي كبير أيضًا ... إنها تميز توزيع حجم هذه الهياكل. الأكبر منها أكثر تحديدًا من الأصغر ، وهو أمر طبيعي للأنظمة المضطربة. يمكن بعد ذلك تكديس هذا الطيف مقابل نماذج الكمبيوتر للديناميكيات - مما يسمح باختبار دقيق لنماذج دينامو المجرة.
هذه الخريطة الجديدة المذهلة هي أكثر من مجرد وجه جميل آخر في علم الفلك. من خلال توفير معلومات عن المجالات المغناطيسية خارج المجرة ، نقوم بتمكين مشاريع التلسكوب الراديوي مثل LOFAR و eVLA و ASKAP و Meerkat و SKA للارتفاع إلى آفاق جديدة. مع هذا سيأتي المزيد من التحديثات إلى Faraday Sky ويكشف عن سر أصل الحقول المغناطيسية المجرية.
المصدر الأصلي للقصة: بيان صحفي لمعهد ماكس بلانك للفيزياء الفلكية. لمزيد من القراءة: خريطة محسنة لسماء فاراداي المجرة ". قم بتنزيل الخريطة هنا.
