Co kdyby naše oči viděly rádiové vlny?
Kdybychom mohli, mohli bychom se podívat na oblohu a vidět tunel provazových vláken vytvořených z rádiových vln. Struktura by byla dlouhá asi 1000 světelných let a byla by vzdálená asi 350 světelných let.
Tento tunel vysvětluje dva nejjasnější rádiové útvary na obloze.
Astronomové objevili North Polar Spur a Fan Region v 60. letech 20. století, kdy se rozvíjela radioastronomie. North Polar Spur je masivní hřeben horkého plynu, který stoupá nad rovinou Mléčné dráhy. Vyzařuje rentgenové záření a rádiové vlny. Během desetiletí od jeho objevu se neustále diskutuje o tom, co to vlastně je a jak je daleko. Astronomové se domnívali, že by to mohlo souviset s Fermiho bublinami nebo s rysem vytvořeným starověkými výbuchy supernov.
Fan Region je jedním z nejdominantnějších polarizovaných rádiových prvků na obloze. Diskutuje se také o povaze Fan Regionu, přičemž někteří říkají, že je to místní rys, a někteří tvrdí, že je to v galaktickém měřítku.
Galaxii je možné vidět v rádiových vlnách v konvenčním pohledu s galaktickým středem uprostřed snímku. Kredit: Haslam et al. (1982) s anotacemi J. Westa.
Tým výzkumníků z Kanady a USA předkládá důkazy v novém dokumentu, který ukazuje, že dvojice funkcí spolu souvisí. Název listu je „ Jednotný model pro Fan Region a North Polar Spur: Svazek vláken v Místní galaxii .“ Hlavní autorkou je Dr. Jennifer West, výzkumná pracovnice Dunlap Institute for Astronomy and Astrophysics na University of Toronto.
'Kdybychom se podívali nahoru na oblohu, viděli bychom tuto tunelovou strukturu téměř ve všech směrech, kam bychom se podívali - to znamená, pokud bychom měli oči, které by mohly vidět rádiové světlo.'
Dr. Jennifer West, Dunlap Institute for Astronomy
Autoři říkají, že jak NPS, tak Fan Region jsou součástí stejné funkce. Objekt se skládá z 1000 světelných let dlouhých „provazů“, které samy o sobě jsou tvořeny nabitými částicemi a magnetickým polem. Jsou přímo před našima očima, ale my je nevidíme. „Kdybychom se podívali nahoru na oblohu,“ vysvětluje West, „uviděli bychom tuto tunelovitou strukturu téměř ve všech směrech, kam bychom se podívali – tedy pokud bychom měli oči, které by mohly vidět rádiové světlo.“
Tento obrázek ze studie ukazuje tunel na 30 GHz. North Polar Spur se pohybuje nahoru a doprava, zatímco Fan Region je vlevo. Image Credit: West et al., 2021.
'Magnetická pole neexistují izolovaně,' vysvětluje West v tiskové zprávě. Trik byl přijít na to, jak jsou tito dva propojeni. West si myslí, že její tým je první skupinou astronomů, která se k dvojici objektů připojila.
West říká, že o těchto dvojicích přemýšlela 15 let od chvíle, kdy poprvé viděla rádiovou mapu oblohy. V posledních letech sestrojila počítačový model, který ukazuje, jak by rádiová obloha vypadala ze Země, když měnila tvar a umístění dlouhých rádiových lan. Model umožnil „postavit“ rádiovou strukturu kolem nás. Ukázal jí, jak bude obloha vypadat prostřednictvím radioteleskopů. Model jí dal nový pohled, který jí pomohl porovnat data s pozorovanými daty.
Svou roli v objevu sehrál papír z roku 1965.
„Před několika lety mi o tom řekl jeden z našich spoluautorů, Tom Landecker dokument z roku 1965 z počátků radioastronomie,“ řekl West. „Na základě hrubých dat dostupných v tuto chvíli autoři (Mathewson & Milne) spekulovali, že tyto polarizované rádiové signály by mohly pocházet z našeho pohledu na Místní rameno Galaxie, z jeho nitra. Tento dokument mě inspiroval k rozvinutí této myšlenky a spojení mého modelu s mnohem lepšími daty, která nám dnes poskytují naše teleskopy.“
'Většina astronomů se dívá na mapu se severním pólem Galaxie nahoře a galaktickým středem uprostřed.'
Dr. Jennifer West, Dunlap Institute for Astronomy
West porovnává jejich práci s mapou Země. Severní pól je samozřejmě nahoře a rovník je uprostřed. Ale lze to nakreslit z jiné perspektivy, což jí umožnil Westův počítačový model. „Většina astronomů se dívá na mapu se severním pólem Galaxie nahoře a galaktickým středem uprostřed,“ vysvětluje. 'Důležitou součástí, která inspirovala tento nápad, bylo předělat tuto mapu s jiným bodem uprostřed.'
Vlevo: Obloha, jak by vypadala v rádiově polarizovaných vlnách. Van-Goghovy čáry ukazují orientaci magnetického pole. Tato rádiová data jsou zobrazena promítnutá tak, jak by byla vidět na obloze spolu s nejjasnějšími hvězdami a obrysy souhvězdí a názvy souhvězdí. Poděkování: Dominion Radio Astrophysical Observatory/Villa Elisa dalekohled/ESA/Planck Collaboration/Stellarium/J. Západ. Vpravo: obloha ve stejné orientaci a projekci, jak je vidět našima očima. Jsou zobrazeny stejné nejjasnější hvězdy a souhvězdí jako na předchozím obrázku. Kredit: Stellarium/J. Západ.
'To je nesmírně chytrá práce.'
Dr. Bryan Gaensler, spoluautor studie.
„Je to mimořádně chytrá práce,“ říká Dr. Bryan Gaensler, profesor na Dunlap Institute a autor publikace. „Když mi to Jennifer poprvé nabídla, myslel jsem si, že je to příliš ‚externí‘ na to, aby to bylo možné vysvětlit. Ale nakonec mě dokázala přesvědčit! Teď jsem nadšený, jak bude reagovat zbytek astronomické komunity.“
West je odborníkem na galaxie a ISM. Těší se na další výzkum, který snad může objevit, jak jsou různé magnetické struktury na obloze propojeny.
'Magnetická pole neexistují izolovaně,' vysvětluje. 'Všichni se k sobě musí připojit.' Dalším krokem je tedy lépe porozumět tomu, jak se toto místní magnetické pole propojuje s galaktickým magnetickým polem ve větším měřítku a také s magnetickými poli v menším měřítku našeho Slunce a Země.“
Tento obrázek ze studie ukazuje uspořádání některých smyček konstruovaných na vnořených válcích. Diagram není v měřítku, ale umístění vláken je správné vzhledem k poloze Slunce a vůči sobě navzájem. Image Credit: West et al. 2021.
Tyto struktury nevidíme očima. Ale vědět, že jsou tam venku, rozšiřuje myšlenky.
„Myslím, že je úžasné si představit, že tyto struktury jsou všude, kdykoli se podíváme na noční oblohu,“ řekl West.
Po celá léta se astronomové dohadovali o povaze North Polar Spur. Různé výzkumy přinesly rozpory. Některé studie ukazují, že jde o vzdálený prvek, zatímco jiné ukazují, že je to spíše lokální. West a její spoluautoři tvrdí, že jejich práce tyto rozpory vyřešila. 'Ukazujeme, že tento model je v souladu s velkým počtem pozorovacích studií v těchto oblastech a je schopen vyřešit zjevný rozpor v literatuře, který naznačuje, že část NPS s vysokou zeměpisnou šířkou je poblíž, zatímco části s nižší zeměpisnou šířkou jsou vzdálenější.'
„Tento model má důsledky pro vývoj holistického modelu magnetických polí v galaxiích,“ píší autoři. 'Stále plně nerozumíme původu a vývoji pravidelných magnetických polí v galaxiích a jak je toto pole udržováno.'
Model se dokonale neshoduje s pozorováním. Žluté oblasti ukazují polarizační nesoulad mezi modelem a daty na tomto obrázku ze studie. Ale oblasti neshod jsou primárně na koncích NPS. Tým se domnívá, že nějaká struktura v popředí způsobuje určitou depolarizaci, a tvrdí, že model stále obecně souhlasí s daty. Image Credit: West et al. 2021.
Tým doufá, že lepší pochopení prvků, jako je tunel, povede k lepšímu pochopení vzdálenějších magnetických prvků. Vlákna existují mnohem rozsáhlejší než tato, stejně jako bubliny a superbubliny. Astronomové je pozorovali ve vzdálenějších oblastech Mléčné dráhy.
Studium těchto vzdálenějších rysů je ale obtížné. „Je tedy pravděpodobné, že v současné době nemáme rozlišení a citlivost, abychom viděli tuto úroveň struktury na mnoha místech kromě místního prostředí a možná v rameni Persea,“ uzavírá tým.
Více:
- Tisková zpráva: Dunlap Astronomer zjišťuje, že můžeme být obklopeni strukturou podobnou tunelu
- Nový výzkum: Jednotný model pro Fan Region a North Polar Spur: Svazek vláken v Místní galaxii
- Vesmír dnes: Astronomové našli zdroj obrovských bublin plynu proudícího z Mléčné dráhy, stále netuší, co je způsobilo
