אסטרונומים חשפו את המפה המגנטית המפורטת והגדולה ביותר של היקום, המבוססת על כמעט 4 מיליון גלקסיות

ASKAP תוכנן במיוחד למשימות סקירה מהירות ורחבות היקף, הודות לשדה ראייה רחב ומערכת סיבוב ייחודית . כדי ליצור את המפה, השתמשו החוקרים בנתונים מהסקר RACS-low3, המבוצע בתדר מרכזי של 887.5 מגה-הרץ .

השיטה המדעית מבוססת על תופעה פיזיקלית המכונה "אפקט סיבוב פאראדיי" (Faraday Rotation) . כאשר גלי רדיו מקוטבים ליניארית, שמקורם בגלקסיות רחוקות, עוברים דרך גז בין-כוכבי ובין-גלקטי ממוגנט, מישור הקיטוב שלהם מסתובב. מידת הסיבוב, המכונה "מידת סיבוב פאראדיי" (Rotation Measure, RM) , עומדת ביחס ישר למכפלת עוצמת השדה המגנטי בצפיפות האלקטרונים התרמיים לאורך קו הראייה .

במילים פשוטות, על ידי מדידת "פיתול" גלי הרדיו המגיעים ממיליוני גלקסיות, יכלו החוקרים לשחזר את עוצמתם ומיקומם היחסי של השדות המגנטיים בדרך . תהליך זה דרש עיבוד מחדש של כל הנתונים הגולמיים מ-ASKAP כדי לחלץ את תמונת הקיטוב המלאה .

מה המפה החדשה מגלה? קורים, רוכסנים וטבעות

המפה החדשה חושפת לראשונה "רשת קוסמית בלתי נראית" של מבנים מגנטיים, ברמת פירוט וקנה מידה חסרי תקדים :

• סיבים מגנטיים גלקטיים: המפה חושפת מבנים חוטיים (פילמנטים) מגנטיים בולטים מעל ומתחת למישור הגלקסיה, שרבים מהם נמתחים מקצה לקצה. מבנים אלה דומים לאלה שנצפים בטלסקופים באור נראה, כמו ענני מימן ניטרלי ואבק בין-כוכבי .
• תבנית מגנטית "דמוית רוכסן": סמוך למרכז שביל החלב, התגלתה תבנית מחזורית של מדדי RM, המראה סימטריה הפוכה מעל ומתחת למישור הגלקטי. ממצא זה מרמז על היפוכי כיוון בשדה המגנטי לאורך קו הראייה, וייתכן שזוהי תכונה של המרכז או המוט הגלקטי .
• טבעת שארית סופרנובה G353-34: מבנה טבעתי ענק, שנצפה בעבר באופן מטושטש, נראה כעת בבירור כמבנה בעל מדד RM חיובי מוגבר .
• ההקשר המגנטי של ענני מגלן: המפה מספקת לראשונה את הרקע המגנטי המלא לאינטראקציה בין שביל החלב לשכניו, ענני מגלן הגדול והקטן .

מעבר לכך, מחקר משלים השתמש בנתוני SPICE-RACS כדי לחשוף גז ממוגנט בהילות של גלקסיות ביקום המוקדם, בעידן שבו היקום היה כבן 6 מיליארד שנים בלבד (הסחה לאדום 1≈z) .

איכות הנתונים יוצאת דופן: צפיפות מקורות ה-RM הממוצעת היא כמקור אחד לכל ריבוע של 23 דקות קשת, עם שגיאת מדידה חציונית של 2.2 רדיאן/מ"ר בלבד .

קפיצת מדרגה לעומת 20 השנים האחרונות

פרופ' נעמי מק'קלור-גריפית'ס, המדענית הראשית של SKAO, תיארה זאת בצורה הברורה ביותר: "במשך 20 השנים האחרונות, אסטרונומים עבדו עם אותה מערכת נתונים בדיוק, שאפילו לא כיסתה את השמיים הדרומיים" .

SPICE-RACS משנה לחלוטין את התמונה:

• פי 5 יותר כיסוי שמיים מכל המפות הקודמות גם יחד .
• פי 40 יותר מקורות (4 מיליון לעומת כ-100,000) .
• כיסוי מלא וראשון של השמיים הדרומיים .
• דיוק פס רחב שפותר אי-ודאויות שמהן סבלו סקרים צרי-פס קודמים .

העתיד: משיתוף הפעולה POSSUM ועד טלסקופ SKA

SPICE-RACS הוא התוצר הראשוני של שיתוף הפעולה הבינלאומי POSSUM (Polarisation Sky Survey of the Universe's Magnetism) , שמטרתו למפות את המגנטיות הקוסמית ברמה חדשה לחלוטין .

בטווח הקרוב, שיתוף הפעולה ימשיך להפיק מפות משופרות עוד יותר מתצפיות ASKAP מעמיקות .

בטווח הארוך, כאשר טלסקופי מערך SKA (Square Kilometre Array) , שמצפה הכוכבים SKAO בונה כעת, יתחילו לפעול באופן מלא, הם יאפשרו לאסטרונומים למפות את השדות המגנטיים של הרשת הקוסמית ברמת פירוט גבוהה בהרבה . מגנטיות קוסמית היא אחד מחמשת פרויקטי המפתח המדעיים של ה-SKA, ו-ASKAP עצמו משמש כאבן דרך טכנולוגית ומדעית ישירה אליו .

למה זה חשוב?

העבודה הזו הופכת בעיה מדעית בסיסית – מקורם ותפקידם של שדות מגנטיים ברחבי ההיסטוריה הקוסמית – מכמעט בלתי ניתנת לפתרון לכזו שניתן לחקור באופן אמפירי. שדות מגנטיים משפיעים על איך גלקסיות גדלות, איך חומר נע בחלל, ואיך היקום התפתח במשך מיליארדי שנים .

המפה החדשה פותחת פתח לשאלות הגדולות: "מתי הופיעו השדות המגנטיים הראשונים ביקום?" ו"איך שדות מגנטיים ברשת הקוסמית משפיעים על היווצרות גלקסיות?" – שאלות שפרופ' מק'קלור-גריפית'ס אמרה שבעבר חשבה שלעולם לא תהיה להן תשובה .

כל הנתונים זמינים באופן חופשי לקהילה המדעית העולמית דרך פורטל הנתונים של CSIRO, ומסמנים את תחילתו של עידן תצפיתי חדש בחקר המגנטיות הקוסמית .