Глубоко внутри галактик скрыта сила : магнитные поля . Невидимые для обычных телескопов, они являются фактором эволюции галактик, регулируя образование новых звезд и помогая направлять внутригалактический газ к их центральной сверхмассивной черной дыре .
Магнитные поля могут изменять движение газа в галактиках, влияя на распределение холодных плотных молекулярных облаков , в которых рождаются новые звезды, и косвенно заставляя звезды мигрировать по галактическому диску . Однако, чтобы обнаружить их эффекты, мы должны нанести на карту форму магнитных полей в молекулярных облаках, с чем традиционная радиоастрономия не справилась.
Используя Стратосферную обсерваторию для инфракрасной астрономии (SOFIA) , международная группа ученых смогла нанести на карту и вывести морфологию магнитного поля молекулярного газа в галактике Вихрь (M51) .
Данные были получены с помощью бортовой широкополосной камеры высокого разрешения (HAWC +), камеры на борту SOFIA, и сопоставлены с картами диффузного газового магнитного поля галактики, полученными с помощью радиотелескопа Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) на Сокорро . Нью-Мексико. Результаты только что были опубликованы в The Astrophysical Journal.
Во внутренней галактике все силовые линии магнитного поля имеют правильную спиральную структуру, но во внешней зоне, особенно вблизи M51b , меньшей галактики-компаньона M51, магнитное поле в молекулярных облаках показывает значительные различия в ориентации по сравнению с более регулярной структурой, обнаруженной радиоволнами в магнитном поле рассеянного газа.
Разъединение двух магнитных полей может быть связано с гравитационным взаимодействием с M51b, но нас удивило, что оно не происходит в области между спиральными рукавами , где плотность газа намного ниже и образуется меньше звезд , — объясняет Алехандро С. Борлафф, первый автор статьи.
Модели строения и эволюции галактик основывались на предположении, что молекулярный газ и диффузный газ имеют общую магнитную структуру. «Важнейший результат этого исследования — свидетельство того, что нам придется включить в новые модели силу, действующую со стороны магнитного поля в молекулярных облаках », — говорит Джон Бекман, исследователь IAC и соавтор статьи.
Спиральные рукава, по-видимому, являются ключом к взаимосвязи между магнитными полями и формированием галактик. Эти рукава заняты массивными, молодыми, горячими звездами, волнами плотного давления, которые периодически вращаются вокруг галактики.
Эти волны сжимают межзвездный газ по спирали, образуя новые звезды, а также могут сжимать магнитное поле. Гипотеза исследователей состоит в том, что звездообразование может генерировать новые турбулентные магнитные поля, которые могут быть реорганизованы в спиральные рукава за счет сжатия волн плотности и вращения внутри галактики.
Одним из основных пунктов исследования было сравнение формы магнитных полей с помощью инфракрасного трассировщика и метки с использованием радиоволн. В то время как наблюдения VLA могут обнаруживать магнитные поля в рассеянной внутригалактической среде с низкой плотностью, стратосферная обсерватория SOFIA может обнаруживать присутствие турбулентных магнитных полей в различных регионах галактики, исследуя, как эта невидимая сила взаимодействует с различными условиями давления, гравитации и скорости в галактический диск.
Результаты, полученные с помощью SOFIA в галактике Vortex, аналогичны тем, которые уже были зарегистрированы в магнитном поле Млечного Пути , но никогда не были получены во внешней галактике из-за большой сложности проведения измерений. Наблюдения показывают, что при моделировании звездообразования в спиральных галактиках необходимо учитывать и количественно определять их магнитные поля, а также формы их гравитационных полей.