Kozmik Süper Kabarcığın Manyetik Alanının Çığır Açan 3B Haritası Açıklandı

Kozmik Süper Kabarcığın Manyetik Alanı İlk Kez 3 Boyutlu Çizelgelendi

Astrofizik Merkezi’ndeki gökbilimciler, yıldızların kökenleri ve evrendeki manyetik alanların etkileri hakkında onlarca yıllık soruları yanıtlamaya yardımcı olabilecek türünün ilk örneği bir haritayı açıkladı | Harvard ve Smithsonian ([{” attribute=””>CfA).

The map reveals the likely magnetic field structure of the Local Bubble — a giant, 1,000-light-year-wide hollow in space surrounding our Sun. Like a hunk of Swiss cheese, our galaxy is full of these so-called superbubbles. The explosive supernova deaths of massive stars blow up these bubbles, and in the process, concentrate gas and dust — the fuel for making new stars — on the bubbles’ outer surfaces. These thick surfaces accordingly serve as rich sites for subsequent star and planet formation.

Scientists’ overall understanding of superbubbles, however, remains incomplete. With the new 3D magnetic field map, researchers now have novel information that could better explain the evolution of superbubbles, their effects on star formation and on galaxies writ large.

Bilim adamları, uzaydaki bir manyetik alanın türünün ilk örneği olan haritasını açıkladılar. Ekip özellikle Yerel Baloncuğumuzun manyetik alanını 3 boyutlu olarak çizdi. Mıknatıslanmış yapıları 3 boyutlu olarak izlemek için yeni strateji, evrendeki manyetik alanların etkisi hakkındaki temel soruları ele almaya yardımcı olacaktır. Kredi: T. O’Neill, A. Goodman, J. Soler, J. Han ve C. Zucker

Hâlâ lisans öğrencisiyken CfA’da NSF sponsorluğunda 10 haftalık bir yaz araştırma deneyimi sırasında harita oluşturma çabasına liderlik eden Theo O’Neill, “Lokal Balonun bu 3B haritasını bir araya getirmek, süper baloncukları yeni yollarla incelememize yardımcı olacak,” diyor. Virginia Üniversitesi’nde (UVA).

Aralık 2022’de UVA’dan astronomi-fizik ve istatistik derecesi ile mezun olan O’Neill, “Uzay, yeni yıldızların ve gezegenlerin oluşumunu tetikleyen ve galaksilerin genel şekillerini etkileyen bu süper kabarcıklarla dolu” diye devam ediyor. “Bugün Güneş’in içinde yaşadığı Yerel Balonu hareket ettiren tam mekanik hakkında daha fazla şey öğrenerek, genel olarak süper baloncukların evrimi ve dinamikleri hakkında daha fazla şey öğrenebiliriz.”

O’Neill, meslektaşlarıyla birlikte bulguları Amerikan Astronomi Topluluğu’nun 11 Ocak Çarşamba günü Seattle, Washington’daki 241. yıllık toplantısında sundu. 3D etkileşimli şekiller ve araştırmanın bir ön baskısı şu anda şu anda mevcuttur: Yazarlık. Araştırma, CfA’da Harvard profesörü ve CfA astronomu Alyssa Goodman’ın mentorluğunda, Harvard PhD astronomi mezunu Catherine Zucker, Harvard PhD öğrencisi Jesse Han ve Roma’da manyetik alan uzmanı Juan Soler ile işbirliği içinde gerçekleştirildi.

Doktora tezini kozmik manyetik alanların önemi üzerine otuz yıl önce yazan Goodman, “Temel bir fizik açısından bakıldığında, manyetik alanların birçok astrofiziksel fenomende önemli roller oynaması gerektiğini uzun zamandır biliyoruz” diyor. “Fakat bu manyetik alanları incelemek herkesin bildiği gibi zor olmuştur. Zorluk, beni sürekli olarak manyetik alan çalışmasından uzaklaştırıyor, ancak sonra yeni gözlem araçları, hesaplama yöntemleri ve hevesli meslektaşlarım beni yeniden çalışmaya teşvik ediyor. küçük toz taneciklerinin hareketlerinden galaksi kümelerinin dinamiklerine kadar evrenin nasıl çalıştığının bir resmi.”

Yerel Baloncuk, Güneş’in ve Güneş Sistemimizin artık kendilerini içinde buldukları süper baloncuk olması nedeniyle astrofizikte sıcak bir konu olarak ortaya çıktı. 2020’de Local Bubble’ın 3D geometrisi ilk olarak Yunanistan ve Fransa’da bulunan araştırmacılar tarafından geliştirildi. Sonra 2021’de, şimdi Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü’nden Zucker, Goodman, Viyana Üniversitesi’nden João Alves ve ekibi, Yerel Baloncuğun yüzeyinin yakındaki tüm genç yıldızların kaynağı olduğunu gösterdi.

Bu çalışmalar, yeni 3D manyetik alan haritasıyla birlikte, kısmen Avrupa Uzay Ajansı (ESA) tarafından başlatılan uzay tabanlı bir gözlemevi olan Gaia’dan alınan verilere dayanıyordu. Gaia, yıldızların konumlarını ve hareketlerini ölçerken, yerel yoğunluklarını çizerek ve Yerel Balonun yaklaşık sınırlarını göstererek kozmik tozun konumunu da anlamak için kullanıldı.

Bu veriler, O’Neill ve meslektaşları tarafından bir başka ESA liderliğindeki uzay teleskopu olan Planck’tan alınan verilerle birleştirildi. 2009’dan 2013’e kadar tüm gökyüzünü tarayan Planck, öncelikle Büyük patlamakalıntı ışığı. Bu süreçte uzay aracı, gökyüzünün her yerinden gelen mikrodalga dalga boyundaki ışığın ölçümlerini derledi. Araştırmacılar, planck gözlemlerinin bir bölümünü kullanarak, içindeki tozdan kaynaklanan emisyonları izlediler. Samanyolu Yerel Baloncuğun manyetik alanının haritasını çıkarmaya yardımcı olmakla ilgili.

Spesifik olarak, ilgilenilen gözlemler, tercih edilen bir yönde titreşen ışık anlamına gelen polarize ışıktan oluşuyordu. Bu polarizasyon, uzayda manyetik olarak hizalanmış toz parçacıkları tarafından üretilir. Tozun hizalanması, sırasıyla, toz parçacıkları üzerinde etkili olan manyetik alanın yönüyle ilgilidir.

Manyetik alan çizgilerinin bu şekilde haritalanması, Planck verileri üzerinde çalışan araştırmacıların, Dünya’dan görüldüğü gibi gökyüzüne yansıtılan manyetik alanın 2 boyutlu bir haritasını derlemelerini sağladı. Araştırmacılar, bu haritayı üç uzamsal boyuta dönüştürmek veya “projesini bozmak” için iki temel varsayımda bulundular: İlk olarak, gözlemlenen kutuplaşmayı üreten yıldızlararası tozun çoğu Yerel Baloncuğun yüzeyinde bulunuyor. İkincisi, balon genişledikçe manyetik alanın balonun yüzeyine “sürüleceğini” öngören teoriler doğrudur.

O’Neill daha sonra yaz CfA stajı sırasında 3 boyutlu manyetik alan haritasını oluşturmak için gereken karmaşık geometrik analizi gerçekleştirdi.

Goodman, araştırma ekibini Dünya’nın ilk haritalarından bazılarını yaratan öncü harita yapımcılarına benzetiyor.

“Bir manyetik alanın bu ilk 3 boyutlu haritasını oluşturmak için bazı büyük varsayımlarda bulunduk; kesinlikle mükemmel bir resim değil” diyor. “Teknoloji ve fiziksel anlayışımız geliştikçe, kesinlik ve umarız gördüklerimizi doğrular.”

Ortaya çıkan manyetik sarmalların 3B görünümü, eğer alan gerçekten balonun yüzeyine süpürüldüyse ve polarizasyonun çoğu burada üretiliyorsa, mahallemizdeki süper baloncuğun manyetik alan yapısını temsil eder.

Araştırma ekibi, ortaya çıkan haritayı Yerel Baloncuğun yüzeyindeki özelliklerle daha da karşılaştırdı. Örnekler arasında yıldız oluşumunun dev bir küresel bölgesi olan Per-Tau Kabuğu ve avcı moleküler bulut kompleksi, başka bir önemli yıldız kreş. Gelecekteki çalışmalar, manyetik alanlar ile bunlar ve diğer yüzey özellikleri arasındaki ilişkileri inceleyecektir.

Goodman, “Bu haritayla, manyetik alanların süper kabarcıklardaki yıldız oluşumu üzerindeki etkilerini gerçekten araştırmaya başlayabiliriz” diyor. “Ve bu nedenle, bu alanların diğer birçok kozmik fenomeni nasıl etkilediğini daha iyi kavrayın.”

Manyetik alanlar, yalnızca astrofiziksel ortamlarda yüklü parçacıkların hareketini ve yönünü etkilediğinden, Goodman, tüm madde üzerinde etkili olan yerçekiminin oyundaki birincil güç olduğu simülasyonlar ve teoriler oluştururken alanların etkisini bir kenara bırakma eğilimi olduğunu söylüyor. . Dahil edilmesini daha da caydırıcı hale getiren manyetizma, modellemek için son derece karmaşık bir güç olabilir.

Manyetik alanların etkisinin bu ihmali, anlaşılabilir olmakla birlikte, genellikle evrendeki gaz hareketlerini kontrol eden kilit bir faktörü dışarıda bırakır. Bu hareketler, yıldızlar oluşurken üzerlerine akan gazı ve maddeyi bir gezegen oluşturan diskte toplarken onlardan yayılan güçlü jetlerle yıldızlardan uzaklaşan gazları içerir. Yıldızların oluştuğu düşük yoğunluklu ortamlarda manyetik alanların etkisi an be an çok küçük olsa bile, gazı toplamak ve onu yıldızlara dönüştürmek için gereken milyonlarca yıllık zaman ölçeği göz önüne alındığında, manyetik etkiler makul bir şekilde bir şeyler toplayabilir. zaman içinde önemli.

Goodman, O’Neill ve meslektaşları öğrenmeyi sabırsızlıkla bekliyorlar.

O’Neill, “CfA’da bu araştırmayı yaparken ve bu 3B manyetik haritayla yeni ve heyecan verici bir şey bir araya getirirken harika bir deneyim yaşadım” diyor. “Umarım bu harita, galaksimizdeki süper baloncuklara ilişkin anlayışımızı genişletmek için bir başlangıç ​​noktasıdır.”

Bu çalışma için destek Ulusal Bilim Vakfı, NASA ve Gordon ve Betty Moore Vakfı tarafından sağlandı.

3D Samanyolu Projesi Hakkında

Bu araştırma, Samanyolu galaksisinin 3B haritasını oluşturmak için birlikte çalışan birkaç açık kaynaklı yazılım projesi arasında devam eden bir işbirliğinin parçasıdır. Dahil olmak üzere yazılım paketleri zamk, Boş alanve AAS Dünya Çapında TeleskopAPI benzeri arabirimler aracılığıyla birbirine bağlanır ve çok çeşitli açık veri kümelerine erişirler. planck ve Gaia. Bazı sonuçların şu adreste sergileneceği Amerikan Doğa Tarihi Müzesi’ndeki Hayden Planetaryum’daki personelle bir işbirliğini içeren 3D Samanyolu projesi hakkında daha fazla bilgi edinin. Samanyolu3D.org. Bu çalışmayı paylaşan Authorea ön baskısındaki 3B etkileşimli şekiller, aşağıdakiler de dahil olmak üzere ek ücretsiz yazılımlarla mümkün kılınmıştır: arsa.ly ve PyVista.

Astrofizik Merkezi Hakkında | Harvard ve Smithsonian

Astrofizik Merkezi | Harvard & Smithsonian, insanlığın evrenin doğası hakkında çözülmemiş en büyük sorularını sormak ve nihayetinde yanıtlamak için tasarlanmış, Harvard ve Smithsonian arasındaki bir işbirliğidir. Center for Astrophysics’in genel merkezi Cambridge, MA’dadır ve ABD’de ve dünya genelinde araştırma tesisleri vardır.