Космічний магнетизм на долоні: вчені створили найбільшу в історії мапу невидимих магнітних полів Всесвіту

• Широке поле зору та система обертання антен дозволяють швидко та глибоко сканувати величезні ділянки неба .
• Використано дані третьої низькочастотної епохи огляду RACS (RACS-low3) на центральній частоті 887,5 МГц. Широка смуга (800–1087 МГц) і тонке каналування забезпечують точне вимірювання ефекту Фарадея .

Принцип роботи: як «побачити» невидиме

Суть методу така: коли лінійно поляризоване радіовипромінювання від далеких галактик проходить крізь намагнічену плазму (іонізований газ), площина поляризації повертається. Величина цього повороту пропорційна добутку сили магнітного поля на густину теплових електронів уздовж усього променя зору. Цю величину називають мірою обертання Фарадея (RM) . Вимірявши RM для майже 4 мільйонів галактик — що в 40 разів більше за попередній рекорд — науковці змогли реконструювати, де саме перебувають магнітні поля й наскільки вони сильні . Середня похибка RM складає лише 2,2 рад/м², а густина джерел на квадратний градус сягає ~7 об'єктів, що дає ефективну «роздільну здатність» магнітної сітки приблизно в 23 кутові мінути .

Що нового ми дізналися про космічний магнетизм

Мапа вперше показала невидиму космічну павутину магнітних структур із неймовірними подробицями :

1. Галактичні магнітні нитки: на північному та південному полюсах Галактики видно чіткі лінійні волокна, що нагадують структури в нейтральному водні та міжзоряному пилу. Деякі з них простягаються через увесь полюс .
2. «Застібка-блискавка» вздовж площини Галактики: біля внутрішньої частини Чумацького Шляху виявлено квазіперіодичний візерунок RM з антисиметрією відносно галактичної площини. Це може свідчити про зміну напрямку магнітного поля вздовж променя зору, можливо, пов'язану з баром або центром Галактики .
3. Кільцева структура G353-34: велике кільце з підвищеною позитивною RM, яке раніше лише вгадувалося в дифузній поляризації, тепер чітко розрізнене .
4. Взаємодія з Магеллановими Хмарами: мапа дає магнітний контекст для процесів між Чумацьким Шляхом та його сусідами — Великою і Малою Магеллановими Хмарами .
5. Намагнічений газ на високому червоному зміщенні (z ~ 1): супутнє дослідження, використавши дані SPICE-RACS та квазари з огляду DESI, виявило намагнічений газ навколо далеких галактик. Це найбільша на сьогодні вибірка з 612 квазарів, промінь зору яких проходить крізь такі хмари .

Порівняння з минулим: два десятиліття на місці

Як це змінює астрофізику та що далі

Фундаментальне значення

Магнітні поля впливають на те, як ростуть галактики, як рухається матерія і як еволюціонував Всесвіт. Досі питання «Коли вперше з'явилися магнітні поля у Всесвіті?» або «Як магнетизм космічної павутини впливає на формування галактик?» здавалися майже нерозв'язними . Тепер це стало емпірично доступним. Дані вже використовуються, щоб пов'язати магнетизм із газовими циклами, що регулюють зореутворення .

Майбутнє: POSSUM, ASKAP та SKA

SPICE-RACS — це початковий продукт масштабної колаборації POSSUM (Поляризаційний огляд неба для вивчення магнетизму Всесвіту) .

• Найближчі роки (ASKAP): POSSUM продовжить створювати ще кращі мапи завдяки глибшим оглядам ASKAP, додаючи нові частоти та чутливість . У планах — отримати RM для понад мільйона джерел на площі близько 30 000 квадратних градусів .
• Віддалена перспектива (SKA): Коли телескопи Square Kilometre Array (SKA) розпочнуть роботу, астрономи зможуть картографувати магнітні поля космічної павутини з неймовірною деталізацією. Космічний магнетизм — один із п'яти ключових наукових проєктів SKA . ASKAP є прямим попередником SKA, і його майданчик у Західній Австралії — це також місце, де будується SKA-Low (низькочастотний телескоп SKA) .

Усі дані SPICE-RACS перебувають у відкритому доступі через портал даних CSIRO, що дає змогу науковцям з усього світу відтворювати результати та робити власні відкриття .