银河系有自己的磁场。与地球比较,它十分弱,事实上,地球是它的数千倍。可是地理学家想要了解更多关于它的信息,由于它可以告知咱们关于恒星构成、宇宙射线和许多其他天体物理进程的信息。
来自澳大利亚科廷大学和联邦科学与工业研讨安排(CSIRO)的一组地理学家一直在研讨银河系的磁场,他们宣布了最全面的银河系磁场三维丈量目录。
这篇论文的标题是“运用LOFAR对脉冲星的低频法拉第旋转丈量:勘探3D星系晕磁场”。该研讨结果于2019年4月宣布在《皇家地理学会月刊》上。榜首作者是夏洛特·索比博士,科廷大学的副教授。这个团队包含来自加拿大、欧洲和南非的科学家。
该团队与欧洲无线电望远镜LOFAR(即低频阵列)协作。LOFAR的作业频率在250兆赫以下,它由许多天线组成,散布在欧洲1500公里的范围内,其中心在荷兰。
该小组汇集了迄今为止最大的关于磁场强度和脉冲星方向的目录。有了这些数据,他们就能估量出银河系的磁场强度跟着间隔螺旋臂地点的星系平面的间隔而削弱。
榜首作者索比说:“咱们运用脉冲星来有效地勘探星系的三维磁场。脉冲星散布在整个银河系,银河系中介入的物质会影响它们的无线电波发射。”
咱们星系中脉冲星和咱们之间的自由电子和磁场会影响脉冲星宣布的无线电波。索比博士说:“尽管为了研讨脉冲星的信号,这些影响需要被纠正,但它们的确有助于供给咱们的星系的信息,否则是不可能取得的。”
当脉冲星的无线电波在星系中传达时,由于其间的自由电子,它们会遭到一种叫做弥散效应的影响。这在某种程度上预示着高频无线电波比低频无线电波抵达得更早。LOFAR的数据答应地理学家丈量这种差异,称为“色散丈量”或DM。DM告知地理学家在咱们和脉冲星之间有多少自由电子。假如DM值更高,那就从另一方面代表着脉冲星离咱们更远,或许星际介质的密度更大。
这仅仅丈量银河系磁场的要素之一。另一个涉及到电子密度和星际介质的磁场。
脉冲星的辐射通常是极化的,当偏振光穿过带有磁场的等离子体时,旋转平面就会旋转。这被称为法拉第旋转或法拉第效应,射电望远镜可以丈量这种旋转。索比博士说:“这告知咱们自由电子的数量和平行于视野的磁场强度,以及净方向。肯定RM越大意味着电子越多和/或场强越大,这是由于间隔越远或朝向星系平面的间隔越大。”
有了这些数据,研讨人员就可以终究靠旋转丈量值除以色散丈量值,估算出银河系对星表中每颗脉冲星的均匀磁场强度。这便是他们发明地图的方法。每一次脉冲星丈量都是在地图上的一个点。
那么,将银河系的磁场结构制作成3D图画有什么优点呢?银河系的磁场影响着各种不同强度和间隔标准的天体物理进程。
磁场决议了宇宙射线的途径。因而,当地理学家研讨一个悠远的宇宙射线源时,比方一个活动星系核(AGN),了解磁场的强度可以在必定程度上协助了解他们的研讨方针。
星系的磁场也在恒星构成中起效果。尽管这种效应还没有被彻底了解,但磁场的强度可能会影响分子云。正如索比博士说:“在更小的标准上(以秒为数量级),磁场在恒星构成进程中起着效果,分子云中的磁场太弱或太强,可能会阻挠云坍缩成恒星体系。”
这个新的目录是根据对北部天空中137颗脉冲星的观测。作者表明,他们的目录“将现有RM丈量的均匀精度提高了20倍”。他们还表明,“总的来说,咱们开始的低频目录供给了有关银河系磁场三维结构的名贵信息。”
可是索比博士还没有完结制作银河系磁场强度的作业。她现在运用澳大利亚的默奇森·怀德菲尔德阵列来制作南部天空的磁场。并且这两种测绘作业都在朝着更好的方向开展。
索比博士说:“我未来的作业将集中于运用SKA望远镜进行科学研讨,该望远镜现在正进入方案阶段的最终阶段。”SKA科学的一个长时间方针是彻底改变咱们对银河系的了解,包含制作一份具体的银河系结构地图(这很困难,由于咱们就在银河系内部!),尤其是它的磁场。”
银河系的磁场将无处藏身。