Магнітні поля є основною частиною Всесвіту. Вони регулюють, як маленькі частинки – будівельні блоки планет, зірок і, зрештою, галактик – рухаються в просторі.
Ми досі не знаємо, як магнітні поля з'явилися у Всесвіті, але знаємо, що вони всюди. Земля має своє магнітне поле, на яке реагують компаси та перелітні птахи.
За допомогою радіотелескопів астрономи можуть використовувати світло від далеких галактик, щоб освітити ці інакше невидимі області в космосі.
У нашому дослідженні, опублікованому сьогодні в Publications of the Astronomical Society of Australia, ми використали найпотужніший радіотелескоп Австралії, щоб створити найбільшу та найдетальнішу карту космічних магнітних полів, яка коли-небудь була зроблена.
Гігантські батареї, що контролюють галактики
Магнітні поля сильно варіюються по всьому Всесвіту. Надзвичайно щільні об'єкти, такі як нейтронні зірки та чорні діри, мають магнітні поля тисячі мільярдів разів сильніші за земне.
У просторі між зірками ми також виміряли магнітні поля, які в мільйон разів слабші за земні. Незважаючи на їхню слабкість, ми знаємо, що ці поля неймовірно важливі для контролю еволюції галактик. Вони діють як гігантські батареї та зберігають величезні обсяги енергії, уповільнюючи або навіть запобігаючи формуванню нових зірок.
Але для нас магнітні поля невидимі. Щоб знайти їх у космосі, астрономи обмежені використанням світла від далеких зірок і галактик. Це тому, що світло є хвилею електричних і магнітних полів.
Коли світло проходить через Всесвіт, воно взаємодіє з будь-якими магнітними полями, через які проходить. Це викликає викривлення напрямку, в якому світло коливається – ми називаємо це "поляризацією".
Бачити невидиме
Австралійські телескопи були на передовій радіоастрономії та виявлення магнітних полів з моменту їх першого виявлення.
Телескоп Murriyang, радіотелескоп CSIRO Parkes, був першим, хто виявив викривлену поляризацію світла від магнітних полів за межами Землі в 1962 році.
З тих пір астрономи намагаються знайти все більше джерел, які показують нам це викривлене світло. З достатньою кількістю вимірювань ми можемо створити карту магнітних полів у Всесвіті.
Остання велика карта магнітних полів була створена в 2009 році. Вона не мала справжнього наступника за останні 17 років, що обмежує глибину та обсяг запитів, на які астрономи намагалися відповісти.
У різних областях Всесвіту, включаючи нашу власну галактику Чумацький Шлях, ми ще не розуміємо повну силу та структуру космічних магнітних полів.
Не лише ми не знаємо, як вони з'явилися, але й не знаємо, як вони змінювалися з часом з моменту Великого вибуху.
Щоб почати вирішувати ці проблеми, нам потрібен новий клас радіотелескопів.
Телескоп, створений для швидкості
Радіоастрономія наразі переживає революцію, оскільки будується обсерваторія SKA в Південній Африці та Австралії.
У підготовці працює покоління телескопів, відомих як попередники та дослідники SKA.
Радіотелескоп ASKAP є одним з цих попередників. Розташований в Inyarrimanha Ilgari Bundara, обсерваторії радіоастрономії CSIRO на території Ваджаррі Ямаджі в Західній Австралії, він складається з 36 антен діаметром 12 метрів. Ці антени можуть бачити величезну частину неба одночасно, надаючи астрономам ультраширокий огляд Всесвіту.
Основний проект для створення карти магнітних полів Всесвіту відомий як Поляризаційне небо дослідження магнетизму Всесвіту (POSSUM).
У підготовці до нього команда телескопа виробила Швидкі огляди ASKAP (RACS). Це як створення атласу Всесвіту.
Останні версії цих оглядів виявили майже 4 мільйони далеких галактик, з яких близько 2 мільйонів ніколи раніше не було видно.
Магнітне небо
Наша нова карта, названа SPICE-RACS, виникла в результаті співпраці між двома командами досліджень.
Наша мета полягала в тому, щоб подивитися на кожну галактику, знайдену RACS, і спостерігати ознаки змінної поляризації, викликаної магнітними полями. Використовуючи останній випуск дослідження, ми знайшли 350 000 галактик з оригінальних 4 мільйонів, які ми могли використати для цього.
Наша колекція джерел майже в десять разів більша за попередню найбільшу, і в п'ять разів більша за всі спостереження, які коли-небудь були об'єднані.
В результаті ми отримали найбільшу та найдетальнішу карту на сьогодні.
Карта має червоні кольори, що показують магнітні поля, які вказують на нас, і сині, що вказують від нас, як північ і південь компаса.
Більшість закручених і бульбашкових структур, які ми можемо бачити, походять з нашої власної галактики Чумацький Шлях. У тонких деталях карти є підписи з ще більш далеких частин Всесвіту.
Нова карта вже дозволяє нову науку по всьому світу, і дані доступні для дослідницької спільноти онлайн.
У майбутньому ми плануємо об'єднати всі версії RACS, щоб створити ще більшу та детальнішу карту.
Тим часом проект POSSUM, як очікується, завершить спостереження до 2030 року. Чіткіша магнітна карта з цього дослідження відкриє нове вікно на далеких космічних магнітних полях, дозволяючи нам бачити далі в історію Всесвіту.