Největší mapa kosmického magnetismu odhaluje neviditelnou síť vesmíru

Data pocházejí z třetí epochy nízko-frekvenční přehlídky RACS-low3, která probíhala na frekvenci 887,5 MHz a pokryla přibližně 87,5 % celé nebeské sféry. ASKAP zde využil svou širokou šířku pásma (800–1087 MHz), což umožnilo přesné změření Faradayovy rotace i u velmi slabých zdrojů . Tým vedený Dr. Alecem Thomsonem pak z těchto dat zpracoval téměř 4 miliony galaxií – a u každé z nich určil rotační míru.

Co mapa ukázala

Výsledek srovnává profesorka Naomi McClure-Griffiths, hlavní vědecká pracovnice observatoře SKAO, s přechodem od lupy k mikroskopu: „Posledních dvacet let jsme pracovali s de facto stejným datasetem, který navíc nepokrýval jižní oblohu. Teď vidíme věci, o kterých jsme si mysleli, že je nikdy neuvidíme.“

Co konkrétně mapa odhalila?

Magnetická vlákna nad galaktickými póly: To je asi největší překvapení. V datech se objevily výrazné lineární RM struktury, které se táhnou napříč severním i jižním galaktickým pólem. Připomínají vlákna, jež astronomové znají z map neutrálního vodíku a mezihvězdného prachu – jen teď je vidí poprvé v magnetickém obraze .

„Zipovitý“ vzor v rovině Mléčné dráhy: V oblasti vnitřní Galaxie (galaktické délky 60°–270°) tým objevil kvazi-periodický RM vzor, který je antisymetrický vůči galaktické rovině. Naznačuje to, že magnetické pole Mléčné dráhy v této oblasti mění směr – možná jde o dosud neznámý projev galaktické příčky nebo centrální oblasti .

Prstenec po supernově G353-34: Velký prstenec se zvýšenou kladnou RM, který byl před desítkami let poprvé zahlédnut v difuzní polarizaci, je nyní jasně rozlišený. Mapa tak potvrzuje, že jde o pozůstatek dávné exploze hvězdy .

Interakce s Magellanovými oblaky: Mapa poprvé ukazuje magnetický kontext interakce mezi Mléčnou dráhou a jejími sousedy – Velkým a Malým Magellanovým oblakem. To pomůže pochopit, jak gravitační slapové síly ovlivňují magnetická pole celých galaxií .

Magnetizovaný plyn v raném vesmíru: Doprovodná studie využila data SPICE-RACS společně s katalogem kvasarů DESI a sestavila dosud největší vzorek 2483 směrových linií ke kvasarům s naměřenou RM. Zahrnuje 612 linií, kde se nacházejí absorbéry hořčíku Mg II – to jsou oblasti plynu v okolí galaxií ve vzdálenostech odpovídajících rudému posuvu z ~ 1, tedy z doby, kdy byl vesmír zhruba polovičního věku. Data ukazují, že i tento plyn je magnetizovaný .

Jak přesná mapa je? Průměrná hustota RM zdrojů dosahuje ~7 zdrojů na čtvereční stupeň, což odpovídá efektivnímu rozlišení zhruba 23 úhlových minut. Mediánová chyba měření je přitom pouhých 2,2 rad/m² – tak přesné hodnoty byly dříve nemyslitelné .

Kam se posuneme dál

SPICE-RACS je prvním velkým výstupem mezinárodní spolupráce POSSUM (Polarisation Sky Survey of the Universe's Magnetism) – projektu, který využívá ASKAP ke studiu kosmického magnetismu a má tři hlavní cíle: vytvořit hustou RM mřížku na ploše ~30 000 čtverečních stupňů, studovat magnetická pole Mléčné dráhy a zkoumat extragalaktická magnetická pole v galaxiích, kupách a kosmické pavučině .

V nejbližších letech bude POSSUM produkovat ještě lepší mapy díky hlubším pozorováním ASKAP a přidání dalších frekvenčních pásem. A pak přijde skutečný skok: Square Kilometre Array (SKA) – obří soustava radioteleskopů, jejíž nízkofrekvenční část (SKA-Low) se staví právě v západní Austrálii, na stejném místě, kde stojí ASKAP. Až SKA zahájí první vědecká pozorování (očekává se konec tohoto desetiletí), umožní astronomům zmapovat magnetická pole kosmické pavučiny s nesrovnatelně jemnějším rozlišením .

Proč na tom záleží

Magnetická pole ovlivňují, jak galaxie rostou, jak se hmota pohybuje vesmírem a jak se celý kosmos vyvíjel po miliardy let. Přesto dodnes nevíme, kdy se magnetická pole ve vesmíru poprvé objevila, jak přesně ovlivňují vznik galaxií a jakou roli hrají v kosmické pavučině .

SPICE-RACS mění tyto otázky z neřešitelných na empiricky přístupné. Profesorka McClure-Griffiths to shrnula lapidárně: „Byly to otázky, o kterých jsem si kdysi myslela, že na ně nikdy nebudeme znát odpověď.“

Pro české čtenáře je možná zajímavé dodat, že Česká republika je od roku 2020 členem organizace SKAO, která provoz SKA koordinuje. Čeští vědci a inženýři se tak podílejí na vývoji technologií i přípravě vědeckých programů pro přístroje, které jednou navážou na výsledky SPICE-RACS.

Data mapy jsou volně dostupná přes datový portál CSIRO – kdokoli z vědecké komunity si je může stáhnout, zopakovat analýzy a dělat vlastní objevy . Pro astrofyziku začíná éra, kdy kosmický magnetismus přestává být neviditelným přízrakem a stává se plnohodnotným objektem výzkumu.