Первый взгляд на магнитное поле нашей галактики в 3D

Обследуемая область на небе. Слева: Полная карта поляризованного свечения, испускаемого пылью (вид излучения в низком разрешении со спутника ЕКА «Планк»). Это излучение — пылевая завеса, скрывающая наше представление о ранней Вселенной. В центре: увеличение карты в направлении исследуемых областей. Справа: крупный план исследуемого региона. Каждый черный сегмент соответствует измеренной поляризации отдельной звезды. Направление сегментов отображает соответствующее направление магнитного поля в регионе. Автор: Astronomy & Astrophysics (2024). DOI: 10.1051/0004-6361/202349015

Они также поглощают часть проходящего через них звездного света, подобно полароидному фильтру, запечатлевая информацию о магнитных полях, в которых они живут, в поляризации возникающего света. Поляризация — это свойство световых лучей, которое указывает на характерное направление, которое они имеют, всегда перпендикулярное направлению распространения света в пространстве.

Магнитные поля чрезвычайно важны для эволюции нашей галактики, регулируя образование новых звезд, формируя галактические структуры и превращая газовые потоки в космические ускорители, более мощные, чем ЦЕРН.

Таким образом, поляризация звездного света является ключевым фактором: она содержит информацию о важнейших магнитных полях галактики, и это «пылевая ткань», которая может помочь нам очистить наше представление о ранней Вселенной — если бы мы только могли наблюдать достаточно за ней и тщательно изучить ее, чтобы извлечь всю информацию, которую она несет.

Именно это и является целью исследования PASIPHAE — международного сотрудничества Института астрофизики FORTH (IA-FORTH) и Критского университета в Греции, IUCAA в Индии, Южноафриканской астрономической обсерватории, Калифорнийского технологического института в США и Университет Осло в Норвегии. Целью PASIPHAE является измерение поляризации миллионов звезд на больших участках неба. И теперь мы можем впервые увидеть возможности этого амбициозного проекта.

Группа исследователей во главе с доктором Винсентом Пелгримсом (бывшим постдокторантом PASIPHAE в IA-FORTH, а теперь научным сотрудником Марии Кюри в Межуниверситетском институте высоких энергий при ULB в Бельгии) продемонстрировала силу данных и реконструкции PASIPHAE. метод с использованием наблюдений, проведенных с помощью его предшественника — поляриметра RoboPol, работавшего в обсерватории Скинакас в Греции в течение последних 10 лет.

Ученые измерили поляризацию более 1500 звезд на участке неба, площадь которого почти в 15 раз превышает площадь полной Луны, объединили их с расстояниями, измеренными для каждой звезды спутником ЕКА Gaia, а также разработанным ими сложным алгоритмом и нанесли на карту с помощью беспрецедентное разрешение магнитных полей в этом направлении неба.

«Это первый раз, когда такой большой объем галактического магнитного поля был реконструирован в трех измерениях с таким высоким разрешением», — говорит доктор Пелгримс. «Мы обнаружили несколько пылевых облаков в этой области галактики и впервые смогли определить их расстояния — до тысяч световых лет — а также их поляриметрические свойства, выявив магнитное поле, которое пронизывает эти облака».

Команда выпускает первую томографическую карту галактического магнитного поля высокого разрешения на значительной области неба, которую они представили сегодня (23 апреля) в журнале Astronomy & Astrophysical.

Рельефный узор показывает структуру магнитного поля, а цвет показывает количество пыли в одном из межзвездных облаков галактики, нанесенной на карту в трех измерениях. Белые сегменты изображают звезды, наблюдения за которыми позволили составить карту. Автор: Astronomy & Astrophysics (2024). DOI: 10.1051/0004-6361/202349015

«Это представляет собой большое достижение в трехмерном картировании Млечного Пути и его магнитного поля», — говорит профессор Василики Павлиду из Университета Крита и дочернего факультета IA-FORTH и соавтор публикации. «Структура галактического магнитного поля в настоящее время недостаточно четко определена.

«Это препятствует прогрессу в нескольких областях исследований, таких как изучение космических лучей сверхвысокой энергии. Потенциал такого трехмерного картирования, который приведет к прорывам во всех областях, связанных с галактическим магнитным полем, значителен».

«В нашей статье мы лишь коснулись поверхности возможностей, которые ждут нас впереди», — говорит профессор Константинос Тассис, также из Университета Крита и дочернего факультета IA-FORTH, соавтор публикации и главный исследователь проекта PASIPHAE.

«Представьте себе такую карту — но для большей части неба. Этот трехмерный атлас магнитного поля галактики станет реальностью в течение следующих нескольких лет с помощью специальных инструментов WALOP, которые начнут картировать поляризацию звезд в небе в этом году».

Больше информации: V. Pelgrims et al, The first degree-scale starlight-polarization-based tomography map of the magnetized interstellar medium, Astronomy & Astrophysics (2024). DOI: 10.1051/0004-6361/202349015