Spiralne galaksije so ikonična oblika. Uporabljajo se v logotipih izdelkov in na vseh drugih mestih. Celo živimo v enem. In čeprav se morda zdi očitno, kako dobijo svojo obliko, z vrtenjem, ni tako.
Znanstveniki so še vedno zmedeni nad spiralnimi galaksijami in kako pridobijo svojo obliko z elegantnimi rokami, polnimi zvezd. Astronomi, ki delajo z SOFIJA , Stratosferski observatorij za infrardečo astronomijo, preučujejo, kakšno vlogo imajo magnetna polja pri opazovanju spiralnih galaksij, ki niso naše. Pred kratkim so znanstveniki SOFIA opazovali galaksijo M77, znano tudi kot NGC 1068, in svoje rezultate predstavili v novi študiji.
Nova študija ima naslov ' SOFIA/HAWC+ sledi magnetnim poljem v NGC 1068 ” in bo objavljena v Astrophysical Journal. Glavni avtor je Enrique Lopez-Rodriguez, znanstvenik združenja univerz za vesoljske raziskave v Znanstvenem centru SOFIA pri Nasinem raziskovalnem centru Ames.
'Magnetna polja so nevidna, vendar lahko vplivajo na evolucijo galaksije,' je dejala Lopez-Rodriguez. izjava za javnost . 'Precej dobro razumemo, kako gravitacija vpliva na galaktične strukture, vendar se šele začenjamo učiti vloge, ki jo igrajo magnetna polja.'
Slika spiralne galaksije Messier 77 s Hubblovim vesoljskim teleskopom. Rdeče in modre črte na sliki poudarjajo žepe nastajanja zvezd vzdolž vrtečih se krakov, s temnimi prašnimi stezami, ki se raztezajo čez zvezdno središče galaksije. Nova študija kaže, da imajo magnetna polja močno vlogo pri oblikovanju spiralnih galaksij, kot je M 77 (NGC 1068). Zasluge slike: NASA, ESA & A. van der Hoeven Public Domain.
M77 je spiralna galaksija, oddaljena približno 47 milijonov svetlobnih let. To je spiralna galaksija s prečkami, čeprav palice ni mogoče videti v vidni svetlobi. Ima aktivno galaktično jedro, ki ga tudi ne vidimo v vidni svetlobi, in gosti supermasivno črno luknjo (SMBH), ki je dvakrat masivna od Sgr A*, SMBH v središču Rimske ceste. M77 je večji od Rimske ceste: v polmeru je približno 85.000 svetlobnih let, Rimska cesta pa približno 53.000. M77 ima približno 300 milijard zvezd, medtem ko jih ima Rimska cesta med 250 milijard in 400 milijard.
M 77 je najbližji spiralna galaksija velikega dizajna tako s svetlim aktivnim galaktičnim jedrom (AGN) kot s svetlečim cirkumnuklearnim zvezdnim izbruhom.
Spiralni kraki M 77 so polni območij intenzivnega nastajanja zvezd, imenovanih zvezdni izbruhi. Nevidne črte magnetnega polja tesno sledijo spiralnim krakom, čeprav jih naše oči ne vidijo. Toda SOFIA lahko in njihov obstoj podpira široko razširjeno teorijo, ki pojasnjuje, kako te roke dobijo svojo obliko. To se imenuje ' teorija valov gostote .'
Sestavljena Hubblova slika M 77 s črtami magnetnega polja, prevlečenimi z modro. Zasluge za sliko: Lopez-Rodriguez et al 2019.
Preden se je sredi šestdesetih let razvila teorija valov gostote, so bile težave pri razlagi spiralnih krakov v galaksiji. Glede na ' problem z navijanjem ” bi spiralni kraki izginili že po nekaj orbitah in se ne bi mogli razlikovati od ostale galaksije.
Tukaj je kratek videoposnetek, ki prikazuje težavo z navijanjem.
Teorija valov gostote pravi, da so roke same ločene od zvezd ter plina in prahu, ki potujeta skozi valove gostote. Kraki so vidni del samih valov gostote, zvezde pa se premikajo v valove in iz njih. Roke torej niso trajne strukture iz zvezd, čeprav je tako videti.
Tukaj je kratek videoposnetek, ki prikazuje, kako valovi gostote ustvarjajo spiralne krake v galaksijah.
Spiralni kraki so ločeni od zvezd, ki jih vidimo v njih. Zvezde same vstopajo in izstopajo iz valov. Zasluge: Animacije za fiziko in astronomijo.
Opazovanja SOFIA kažejo, da se črte magnetnega polja raztezajo po vsej poti čez krake, na razdalji 24.000 svetlobnih let. Glede na študijo, gravitacijske sile, ki so pomagale ustvariti spiralno obliko galaksije, stisnejo magnetna polja, kar podpira teorijo valov gostote.
'To je prvič, da smo videli magnetna polja, usklajena v tako velikih merilih s trenutnim rojstvom zvezd v spiralnih krakih,' je dejal Lopez-Rodriquez. 'Vedno je razburljivo imeti opazovalne dokaze, ki podpirajo teorije.'
Linije magnetnega polja v galaksijah je zelo težko opazovati in najnovejši instrument SOFIA to omogoča. Imenuje se HAWC+ ali Airborne Wideband Camera-Plus visoke ločljivosti. HAWC+ deluje v daljnem infrardečem spektru za opazovanje prašnih zrn, ki so poravnana pravokotno na črte magnetnega polja v M77. To omogoča astronomom, da sklepajo o obliki in smeri osnovnega magnetnega polja.
Slika skupnega pretoka (barvna lestvica) pri 89 µm s prekritimi tokovi morfologije ugotovljenega magnetnega polja. Morfologija magnetnega polja je sklepana, ker se domneva, da je pravokotna na prašna zrna, ki jih vidi SOFIA. Zasluge za sliko: Lopez-Rodriguez et al 2019.
V M 77 je veliko možnih motenj, kot so razpršena vidna svetloba in sevanje visokoenergetskih delcev, vendar na daljno infrardečo svetlobo ne vplivajo. Sposobnost SOFIA, da vidi v valovni dolžini 89 mikronov, ji omogoča, da jasno vidi prašna zrna. HAWC+ je tudi slikanje polarimeter , naprava, ki meri in interpretira polarizirano elektromagnetno energijo.
Slika skupnega toka (barvna lestvica) M 77 s prekritimi magnetnimi polji in polarizacijo. Ta slika prikazuje tudi notranjo palico galaksije in zvezdni obroč. Ponovno so bili polarizacijski vektorji zasukani za 90 stopinj, da so prikazane črte magnetnega polja. Zasluge za sliko: Lopez-Rodriguez et al 2019.
Ta študija obravnava samo galaksijo z enim spiralnim krakom, zato je treba opraviti še več dela. Ni jasno, kako bi lahko linije magnetnega polja igrale vlogo v strukturi drugih galaksij, vključno z nepravilnimi. Toda videti je, da je ta ekipa razvila metodo preučevanja teh galaksij.
Kot pravijo v zaključku svojega prispevka: »Tukaj predstavljeni rezultati skupaj z našimi predhodnimi študijami M 82 in NGC 253 (Jones et al. 2019) dokazujejo, da je FIR (daljnoinfrardeča) polarimetrija lahko dragoceno orodje za preučevanje strukture magnetnega polja v zunanjih galaksijah, zlasti v regijah z veliko optično globino.
Več:
- Izjava za javnost: Kako oblikovati spiralno galaksijo
- Raziskovalna naloga: SOFIA/HAWC+ sledi magnetnim poljem v NGC 1068
- HAWC +
- Vesolje danes: Messier 77 – spiralna galaksija Cetus A