Исследование магнитного поля галактики, находящейся на расстоянии 11 миллиардов лет
С помощью радиоинтерферометра ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) исследовательская группа обнаружила магнитное поле галактики 9io9, расположенной так далеко, что ее свету потребовалось более 11 млрд. лет, чтобы дойти до нас. Короче говоря, мы видим его таким, каким оно было, когда возраст Вселенной составлял всего 2,5 млрд. лет.
Магнитные поля характерны для многих астрономических тел во Вселенной, будь то планеты, звезды или галактики. Джеймс Гич, профессор астрофизики и ведущий автор исследования, сказал: "Многие люди, возможно, не знают, что вся наша галактика и другие галактики пронизаны магнитными полями, которые простираются на десятки тысяч световых лет".
Астрономам пока не ясно, на каком этапе жизни Вселенной и как быстро формируются магнитные поля в галактиках, поскольку до сих пор картографированию подвергались только близкие к нам галактики. Эти поля очень слабы и простираются на огромные расстояния. 9io9 - самая далекая от нас галактика, магнитное поле которой нам удалось обнаружить. Таким образом, полученный результат дает ученым важные сведения о том, как формировались поля галактик, похожих на наш Млечный Путь.
Галактика 9io9
Галактика 9io9 была открыта в ходе проекта "Гражданская наука", когда в течение трех ночей в 2014 году добровольцам было предложено изучить миллионы изображений в поисках далеких галактик.
В ходе наблюдений за галактикой 9io9 с помощью ALMA Гич и его исследовательская группа обратили внимание на излучение поляризованного света. Это позволило обнаружить уже полностью сформированное магнитное поле, сходное по структуре с тем, что наблюдается в близких к нам галактиках.
Зерна пыли внутри 9io9 выровнены по магнитному полю и поэтому излучают поляризованный свет, то есть световые волны колеблются не беспорядочно, а в определенном направлении. Поле примерно в 1 000 раз слабее земного, но простирается на 16 000 световых лет.
Хотя эта галактика находится от нас на расстоянии нескольких миллиардов световых лет, ученые смогли проанализировать ее с помощью гравитационного линзирования. Это явление проявляется в том, что свет от далекой галактики, в данном случае 9io9, кажется, более ярким и искаженным, поскольку он изгибается под действием гравитационной силы очень крупного объекта, находящегося на переднем плане относительно наблюдателя, находящегося на Земле.
Магнитные поля в галактиках
Считается, что магнитные поля в галактиках в локальной Вселенной возникают в результате усиления начальных полей. Это магнитные поля, присутствующие в протогалактиках, возникшие либо в результате захвата космологического магнитного поля, возможно, первозданного характера, либо в результате явлений, связанных с процессами звездообразования.
Последние теоретические модели формирования таких магнитных полей галактического масштаба предполагают, что турбулентность в межзвездной среде действует как динамо, способное быстро усиливать начальные поля. Это "динамо" может быть вызвано такими явлениями, как звездный ветер, потоки, возникающие под действием радиационного давления, события сверхновых и крупномасштабные потоки, исходящие из активного галактического ядра.
Магнитное поле 9io9
В случае галактики 9io9, вероятно, существуют условия для быстрого усиления любого слабого магнитного поля за счет динамо-эффекта. Это может происходить как в небольших масштабах, усиливая только отдельные области, так и вплоть до всего звездообразующего диска.
На самом деле 9io9 - довольно турбулентная галактика. Она имеет высокую скорость звездообразования, а ее диск быстро вращается с максимальной скоростью, приближающейся к 300 км/с. Эта информация позволяет предположить, что не один эпизод бурного развития породил крупномасштабное неупорядоченное магнитное поле, которое впоследствии превратилось в упорядоченное в период относительного покоя. По-видимому, динамо-механизмы действовали одновременно на малых и средних масштабах.
По оценкам, 9io9 еще не успела полностью стабилизировать свое магнитное поле. Из этого следует, что наблюдаемая в галактике интенсивная вспышка звездообразования, т.е. богатое звездообразование, является ключевым этапом в усилении галактического магнитного поля. Благодаря этим новым результатам можно предположить, что такое "двойное динамо" может быть наиболее частым способом создания упорядоченных магнитных полей галактического масштаба в турбулентных и богатых газом молодых галактиках ранней Вселенной.