Дослідницький проєкт, який очолювали науковці з Університету Британської Колумбії в Оканаґані (University of British Columbia Okanagan, UBCO), дав міжнародній групі науковців змогу отримати найчіткіше уявлення про магнітне поле Молочного Шляху і показати, що воно набагато складніше, ніж досі вважали астрономи.

Доктор Алекс Гілл, доцент факультету наук імені Ірвінґа К. Барбера в UBCO, спеціалізується на радіоастрономії. Працюючи в радіоастрофізичній обсерваторії Домініона (Dominion Radio Astrophysical Observatory, DRAO) поблизу Пентіктона, його наукова група використала спостережні дані з 15-метрового телескопа DRAO, щоб завершити створення першої широкосмугової карти обертання (ефекту) Фарадея — явища, яке науковці використовують для відстеження магнітних полів на північному небі.

Набір даних, відомий як GMIMS північного неба радіоастрофізичної обсерваторії Домініона (Dominion Radio Astrophysical Observatory GMIMS of the northern sky, DRAGONS), роботу над яким очолює колишня постдокторська дослідниця UBCO докторка Анна Ордоґ, фіксує поляризоване радіовипромінювання в широкому діапазоні частот. Це дає змогу астрономам бачити магнітні структури, які раніше були невидимими. Дослідження є частиною більшої ініціативи під назвою «Огляд глобального магнітоіонного середовища» (Global Magneto-Ionic Medium Survey, GMIMS), ініційованої доктором Томом Ландекером (Tom Landecker), астрономом DRAO та ад’юнкт-професором як UBCO, так і Калгарського університету.

«Завдяки нашому новому набору даних ми можемо розглянути поляризоване випромінювання зсередини Галактики, і ми бачимо, що магнітне поле має багато структури», — пояснила доктор Ордоґ. «Огляд DRAGONS — першим дав змогу виявити такий рівень складності на таких великих просторових масштабах і на всьому північному небі».

15-метровий телескоп DRAO сканує небо для огляду DRAGONS. Дані, зібрані в результаті цього, є новим поколінням радіооглядів, які дають змогу науковцям далі картографувати Молочний Шлях та тривимірну структуру його магнітного поля. Авторські права на зображення: Luca Galler. Фото з сайту https://phys.org.

Перегляд багаторічної радіоідеї

Робота базується на теоретичному висновку, вперше запропонованому в 1966 році, який показав: поляризовані радіохвилі, які можна реєструвати на багатьох частотах, дають змогу вимірювати тривимірну структуру магнітного поля Молочного Шляху. На той час технології, потрібної для спостереження цього ефекту в широких діапазонах частот, не існувало. Сучасні широкосмугові телескопи, зокрема 15-метровий телескоп DRAO, зробили це дослідження можливим.

Цей проєкт став першим науковим використанням 15-метрового телескопа, який DRAO спочатку побудувала як прототип антени для SKA (Square Kilometre Array, Радіоантена площею квадратний кілометр) — великого радіотелескопа, який нині будують у Південній Африці та Західній Австралії. Доктор Ордоґ керувала організацією проєкту DRAGONS за підтримки п’яти студентів з UBCO та Калгарського університету, а також інженерів та технологів DRAO.

«15-метровий телескоп — ідеальний інструмент для цього повномасштабного огляду намагнічених структур — він може швидко сканувати та ефективно “малювати” мапу поляризованого неба всього за шість місяців», — сказала вона. «Наявність 15-метрової антени так близько до UBCO дала змогу студентам зробити свій внесок у практичне тестування під час підготовки до дослідження».

Роль студентів у картографуванні неба

Студенти UBCO проаналізували сигнали «першого світла» від приладу, розробили алгоритми для виявлення радіоперешкод, спричинених людиною, та оцінили якість даних дослідження.

Дослідження, результати якого нещодавно опубліковано в The Astrophysical Journal Supplement Series, відстежило, як поляризовані радіохвилі скручуються під час їхнього поширення крізь Галактику, та встановило силу, структуру і напрямок магнітних полів вздовж лінії зору. Це дослідження показує, що більше половини неба містить складні магнітні структури, а не прості, однорідні поля.

Відкриття напрочуд складного неба

Доктор Ландекер каже, що найбільшим сюрпризом для дослідників було те, яка частина неба є тим, що відомо як «комплекс Фарадея».

«Завдяки нашому новому набору даних ми можемо розглянути поляризоване випромінювання зсередини Галактики, і бачимо, що магнітне поле має набагато більше структури, ніж ми могли виявити за допомогою попередніх методів спостереження», — сказав доктор Ландекер, який також є керівником масштабніших зусиль з картографування магнітних полів у трьох вимірах і почесним астрономом у DRAO.

«DRAGONS — це наче компас, який розповідає нам, як організовані матерія та магнітні поля в Галактиці та як магнітне поле взаємодіє з бульбашками, що виникають після вибухів наднових, спіральними рукавами та іншими частинами Галактики, способами, які ніколи раніше не були можливими».

Магнітні поля визначають те, як відбувається формування зір та розвиток галактики, пояснив доктор Гілл. «Протягом десятиліть ми могли вимірювати магнітне поле Молочного Шляху лише дуже усередненим, спрощеним способом», — зазначив він. «Але магнітне поле нашої галактики є важливою частиною головоломки, коли йдеться про розуміння того, як Всесвіт і все в ньому функціонує та виникло».

Відчинення дверей до майбутніх відкриттів

Дані DRAGONS вже були використані в дослідженні таємничого масштабного розвороту галактичного магнітного поля. Це останнє дослідження виконане під керівництвом докторантки Калгарського університету Ребекки Бут і його результати опубліковані в супровідній статті в The Astrophysical Journal цього тижня. Це гарний приклад того, як набір даних надасть можливості для продовження досліджень у цій галузі, каже доктор Ордоґ.

«DRAGONS є частиною нового покоління радіодосліджень, які дають змогу науковцям картографувати тривимірну структуру магнітного поля Молочного Шляху в просторі між зорями», — додала вона. «Це важливий внесок Канади у світову астрономічну науку».

За інф. з сайту https://phys.org