Formowanie się nowych gwiazd w Drodze Mlecznej zachodzi głównie w długich, gęstych włóknach gazu i pyłu, które rozciągają się wzdłuż jej ramion spiralnych. Nazywane są one czasem jej kośćmi, ponieważ wyznaczają najgęstsze szkieletowe struktury spiralne Galaktyki.
Galaktyki spiralne posiadają wewnętrzne szkielety. Obserwacje wykazały istnienie długich, wąskich elementów wystających spomiędzy ich ramion spiralnych. Te stosunkowo proste struktury są przy tym znacznie mniej masywne niż zakrzywione ramiona spiralne. Symulacje komputerowe formowania się galaktyk również wykazują istnienie sieci włókien w obrębie dysków spiralnych.
Włókna te są co najmniej pięćdziesięciokrotnie dłuższe niż szerokie i charakteryzują się spójnymi ruchami wewnętrznymi materii na całej długości. Choć duża część kluczowych właściwości fizycznych tych „galaktycznych kości” jest znana, o ich polach magnetycznych wiemy wciąż niewiele. A pola te mogą odgrywać krytyczną rolę zarówno w powstrzymywaniu gazu i pyłu przed grawitacyjnym zapadaniem się w nowe gwiazdy, jak i wspomaganiu przepływu masy wzdłuż „kości” aż do skupisk materii, w których tworzą się gwiazdy.
Nie jest przy tym łatwo mierzyć natężenia pól magnetycznych w przestrzeni kosmicznej. Najpopularniejsza metoda opiera się tu na badaniu emisji pochodzącej z niesferycznych ziaren pyłu, które w obecności pól magnetycznych ustawiają swoje krótsze osie zgodnie z kierunkiem tych pól. Wówczas możemy zaobserwować promieniowanie w podczerwieni, które jest w dużej mierze spolaryzowane prostopadle do kierunku pola. Pomiar tego słabego sygnału polaryzacyjnego i wnioskowanie o natężeniu i kierunku pól magnetycznych stało się łatwiejsze całkiem niedawno, dzięki kamerze podczerwonej HAWC+ pracującej na pokładzie samolotu SOFIA – Stratosferycznego Obserwatorium Astronomii Podczerwonej NASA. SOFIA przelatuje przy tym nad Ziemią na wysokości ponad 12 kilometrów, a zatem już nad większą częścią warstwy atmosferycznej pary wodnej, która pochłania sygnały dalekiej podczerwieni z kosmosu, iniemożliwiając im skuteczne docieranie do instumentów naziemnych.
Astronomowie z CfA na Harvardzie kierowali międzynarodowym zespołem, który wykorzystał badania polaryzacji z instrumentu HAWC+ do wykonania szczegółowej mapy rozkładu pola magnetycznego wzdłuż galaktycznej kości o nazwie G47.06+0.26. Włókno to ma długość około 190 lat świetlnych, szerokość 5 lat świetlnych i masę 28 000 mas Słońca, a typowa temperatura zawartego w nim pyłu wynosi 18 kelwinów.
Kamera IRAC na Teleskopie Spitzera już wcześniej zmapowała tę ogromną kość. Naukowcy chcieli wówczas zidentyfikować obszary formowania się młodych gwiazd zlokalizowane wzdłuż jej długości. Określili między innymi, gdzie wzdłuż niej pole magnetyczne jest w stanie powstrzymać gaz przed zapadnięciem się w gwiazdy, a gdzie jest ono z kolei na to zbyt słabe. Wyznaczyli również obszary o niskiej gęstości, w których pole to ma bardziej złożony kształt.
G47.06+0.26 jest przy tym dopiero pierwszym z obiektów, który zbadano w ramach ambitnego programu mapowania pól magnetycznych w dziesięciu z osiemnastu znanych dziś „kości” szkieletu Drogi Mlecznej. Gdy analiza tej większej próbki statystycznej zostanie zakończona, naukowcy mają zamiar jeszcze dokładniej określić, w jaki sposób siła i orientacja pól magnetycznych wpływają na ewolucję samych kości jak i miejsc, w których powstają nowe gwiazdy.
Czytaj więcej:
- Oryginalna publikacja naukowa: The Magnetic Field in the Milky Way Filamentary Bone G47, Ian W. Stephens, Philip C. Myers, Catherine Zucker, James M. Jackson, B-G Andersson, Rowan Smith, Archana Soam, Cara Battersby, Patricio Sanhueza, Taylor Hogge, Howard A. Smith, Giles Novak, Sarah Sadavoy, Thushara Pillai, Zhi-Yun Li, Leslie W. Looney, Koji Sugitani, Simon Coude, Andres Guzman, Alyssa Goodman, Takayoshi Kusune, Fabio P. Santos, Leah Zuckerman, and Frankie Encalada, The Astrophysical Journal (in press) 2022.
- Cały artykuł
- First Milky Way’s Galactic Bone Identified
Źródło: Cfa.harvard.edu
Opracowanie: Elżbieta Kuligowska
Na ilustracji: Ciemne włókno Nessie widoczne w podczerwieni dzięki kamerze IRAC (Teleskop Spitzera). Nessie, chmura zimnego gazu i pyłu, jest swoistą kością wyznaczającą strukturę ramion spiralnych Drogi Mlecznej. Astronomowie wykorzystali stratosferyczne obserwatorium SOFIA do zmierzenia wartości pola magnetycznego wzdłuż kości G47.06+0.26. Było to możliwe dzięki jej polaryzacji obserwowanej w podczerwieni. Źródło: NASA/JPL/SSC
