Polarymetryczna próba mapowania pola magnetycznego w Mgławicy Oriona

Obłok Molekularny Oriona 1 (OMC-1) jest częścią Mgławicy Oriona i jednym z najbardziej masywnych obszarów gwiazdotwórczych w sąsiedztwie Słońca. Gaz i pył w OMC-1 działają jak żłobek dla młodych gwiazd, zapewniając materię niezbędną do ich rozwoju. Jako tak bliski i duży gwiezdny żłobek, OMC-1 jest łatwo dostępnym i ważnym laboratorium do badania wciąż tajemniczych warunków otaczających, które zachęcają do formowania się gwiazd. Opisywane tu działania zespołu przyczyniają się do zrozumienia procesów powstawania gwiazd poprzez określenie pola magnetycznego i właściwości pyłu OMC-1 za pomocą polarymetrii.

OMC-1 jest szczególnie interesującym celem dla pomiarów pola magnetycznego oraz pyłu ze względu na zmienność struktury w obłoku. Przed OMC-1 znajduje się region HII, zjonizowany przez stosunkowo młodą grupę gwiazd, gromadę Trapez. Po zachodniej stronie OMC-1 znajduje się mgławica Kleinman-Low (KL) oraz obiekt Becklin-Neugebauer (BN). Mgławica KL jest skupiskiem gazu molekularnego i pyłu z gromadą masywnych gwiazd w środku, z których najjaśniejszy jest obiekt BN. W podczerwieni mgławica KL wydaje się eksplodować, ponieważ wiatry gwiazdowe, pochodzące z masywnych gwiazd, podgrzewają otaczający gaz. Południowo-wschodni region OMC-1 zawiera Pas Oriona, region fotodysocjacji, który jest zimny, neutralny i tworzy podział między regionem HII i gazem molekularnym. Funkcje te przyczyniają się do złożonej struktury pola magnetycznego w OCM-1, którą autorzy pracy mapują za pomocą pomiarów polarymetrycznych.

Wszyscy słyszeli o spolaryzowanych okularach przeciwsłonecznych, które blokują światło słoneczne i zmniejszają odblaski. Myśląc o świetle jako fali, porusza się ona w jednym kierunku i oscyluje w dwóch płaszczyznach prostopadłych do tego kierunku podróży. Spolaryzowane okulary przeciwsłoneczne blokują jedną z tych płaszczyzn wibracji i pozwalają tylko połowie światła przenikać przez soczewki.

Pomiary polaryzacji w astronomii działają podobnie. W opublikowanej pracy naukowcy przyjrzeli się promieniowaniu podczerwonemu emitowanemu z pyłu, ale gwiazdy i inne źródła mogą emitować światło spolaryzowane. W przypadku pyłu, podstawowe pojęcia dotyczące polaryzacji pozostają takie same, jak w przypadku blokowania światła za pomocą okularów przeciwsłonecznych. Jednak zamiast blokować światło, pył faktycznie emituje światło, które ma jedną płaszczyznę wibracji jaśniejszą od drugiej. Wiele teorii sugeruje, że pył reguluje swoją drugą oś prostopadłą do pola magnetycznego, więc mierząc kierunek polaryzacji, możemy wywnioskować kierunek pola magnetycznego!

Autorzy artykułu wykorzystali przyrząd HAWC+, znajdujący się na pokładzie obserwatorium stratosferycznego SOFIA, aby przyjrzeć się emisji pyłu w OMC-1 w podczerwieni. Mierzyli całkowity przepływ i polaryzację na czterech różnych długościach fali. Co ciekawe, odkryli, że na mniejszych długościach fali kierunek pola magnetycznego w pobliżu obiektów BN/KL różni się radykalnie od otaczającego je regionu. Autorzy odkryli również, że kierunek pola magnetycznego w Pasie Oriona różni się znacznie od innych w OMC-1, a siła pola magnetycznego i temperatura pyłu są najwyższe w pobliżu wybuchu BN/KL.

Dlaczego więc kierunek i siły pola magnetycznego są różne w całym regionie OMC-1? Autorzy proponują kilka interesujących wyjaśnień. Możliwe, że eksplozja wiatrów gwiazdowych, z której pojawiła się mgławica KL, skompresowała pole magnetyczne przeciwnie do wyrzucanej przez nią materii, tworząc wyraźnie inny kierunek pola magnetycznego, który widzimy na krótszych długościach fali. A dlaczego nie widzimy takiej samej kompresji na dłuższych falach? Dłuższe fale są emitowane przez zimniejszy pył, który prawdopodobnie znajduje się poza zasięgiem wybuchu! Autorzy podają również wyjaśnienie zmiany kierunku pola magnetycznego wzdłuż Pasa Oriona: pole magnetyczne Pasa może przebiegać równolegle do jego dłuższego boku. Gdy wektor pola magnetycznego wzdłuż Pasa zostanie dodany do wektora pola magnetycznego w otaczającym obszarze, prawdopodobnie się skasuje.

Te spostrzeżenia na temat struktury pola magnetycznego OMC-1 pokazują siłę polaryzacji w astronomii, a instrument HAWC+ będzie kontynuował czynienie podobnych pomiarów bardziej powszechnymi dla obłoków molekularnych. Ponieważ obłoki molekularne działają jak gwiezdne żłobki, poznanie ich właściwości (takich, jak kierunek i siła ich pola magnetycznego) zapewnia naukowcom lepsze zrozumienie procesów gwiazdotwórczych.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Więcej:
Polarime-trying to Map Magnetic Fields in the Orion Nebula

HAWC+/SOFIA Multiwavelength Polarimetric Observations of OMC-1

Źródło: AAS Nova

Na ilustracji: Region OMC-1 Mgławicy Oriona z nałożonymi liniami pola magnetycznego, mierzonymi przez SOFIA. Źródło: NASA/SOFIA/D. Chuss i inni, ESO/M. McCaughrean i inni.