Galaksi dışı manyetik alanlardaki varyasyonları tespit etme

Manyetik alanlar evrende yaygındır, ancak üzerinde çalışılması inanılmaz derecede zordur. Doğrudan ışık yaymazlar veya yansıtmazlar ve elektromanyetik spektrumun her yerinden gelen ışık, astrofiziksel verilerin birincil tedarikçisi olmaya devam eder. Bunun yerine, araştırmacılar kozmik demir talaşlarının eşdeğerini bulmak zorunda kaldılar – galaksilerdeki manyetik alanlara duyarlı ve ayrıca alanların yapısı ve yoğunluğuyla işaretlenmiş ışık yayan madde.

dergisinde yayınlanan yeni bir çalışmada Astrofizik Dergisi, birkaç Stanford astrofizikçisi, yıldız oluşum bölgelerinin soğuk, yoğun bulutlarına gömülü manyetik olarak hizalanmış toz tanecikleri olan böyle bir malzemeden kızılötesi sinyalleri inceledi. Daha sıcak, daha dağınık malzemede manyetik alanlarla işaretlenen kozmik ışın elektronlarından gelen ışıkla yapılan bir karşılaştırma, galaksilerin ölçülen manyetik alanlarında şaşırtıcı farklılıklar gösterdi.

Stanford astrofizikçisi ve Kavli Parçacık Hızlandırma ve Kozmoloji Enstitüsü (KIPAC) üyesi Enrique Lopez-Rodriguez, farklılıkları ve bunların galaktik büyüme ve evrim için ne anlama gelebileceğini açıklıyor.

Aslen Kanarya Adaları’ndan olan Lopez-Rodriguez, Körfez Bölgesi’ne Stratosferik Kızılötesi Astronomi Gözlemevi’nde (SOFIA) bilim adamı olarak geldi. SOFIA programı 2022’de sona ermeden önce Lopez-Rodriguez Stanford’a katıldı ve burada SOFIA ile ekstragalaktik Manyetizma Araştırması SALSA’nın baş araştırmacılarından biri olarak eski SOFIA verilerini analiz etmeye devam ediyor.

Bu röportaj netlik ve kısalık için düzenlenmiştir.

Bulgularınızı tarif edebilir misiniz? Onları bu kadar çığır açıcı yapan nedir?

Bu, diğer galaksilerin farklı fiziksel ortamlarındaki manyetik alanları karşılaştıran ilk çalışmadır. Bunu yapmak için hem radyo hem de uzak kızılötesi dalga boylarında 15 farklı yakın galaksiye baktık. Bu çalışma için iki farklı baş araştırmacımız var: kızılötesi veriler için ben ve radyo verileri için Almanya’daki Max Planck Radyo Astronomi Enstitüsü’nden Sui Ann Mao.

Gruplarımız aynı galaksilerde çok farklı iki manyetik alan buldu. Radyo gözlemleri, incelediğimiz galaktik disklerin bir ila iki kiloparsek yukarısındaki iyonize, sıcak ve dağınık ortamda çok düzenli bir manyetik alan izliyor. [one kiloparsec is 3,260 light years], disklerin orta düzleminde manyetik olarak hizalanmış toz tanecikleri tarafından yayılan uzak kızılötesi ışık, neredeyse iki kat daha kaotik bir manyetik alan gösterir. Özetle, daha fazla yıldız oluşumuna sahip alanlar, daha güçlü ve daha kaotik manyetik alanlara sahipti.

Bu kaotik manyetik alanlar bize ne anlatıyor?

Spiral kollar, yıldız oluşumu aktivitesi ve moleküler bulutların oluşumu nedeniyle karışık manyetik alanlara sahiptir, bu da yüksek düzeyde türbülansa ve potansiyel olarak manyetik alanların yükseltilebileceği bir yere işaret eder. Buna karşılık, sarmal gökadaların kolları arasındaki ve diskin üstündeki ve altındaki ortamdaki bölgeler, iyi düzenlenmiş manyetik alanlara sahiptir; bu, gökada dönüşünün bu manyetik alanların düzenlenmesinde rol oynayabileceğini gösterir.

Genel olarak, manyetik alanların galaksi evrimindeki rolünü bilmiyoruz, ancak bu uzak kızılötesi gözlemler bize manyetik alanların doğası gereği galaksi oluşumunun anahtarı olan yıldız oluşum alanlarıyla ilişkili olduğunu söylüyor. Tam olarak nasıl bir ilişki içinde olduklarını bilmiyoruz ama ikisi arasında bir tür geri bildirim döngüsü olabileceğini düşünüyoruz.

Sıradaki ne? Geri bildirim döngüsünün doğasını nasıl arayacaksınız?

Bu sonuçla, yıldız oluşum aktivitesi ve galaksi evrimi üzerindeki etkilerini incelememize yardımcı olacak diğer galaksilerdeki manyetik alanların üç boyutlu çalışmalarını artık üretebiliriz.

Ancak yıldız oluşum bölgelerine daha yakından bakabilmemiz için daha yüksek açısal çözünürlüğe sahip gözlemlere de ihtiyacımız var ve ayrıca kozmik zaman boyunca manyetik alanları incelememiz gerekiyor. İyi haber şu ki, ALMA (Atacama Büyük Milimetre/milimetre-altı Dizisi) ile zaten bu tür verileri alıyoruz. Ek olarak, yeni nesil NASA uzay misyonları, istatistiksel bir galaksi örneğindeki manyetik alanları incelemek için kullandığımız aynı uzak kızılötesi polarimetrik gözlem türlerini de içeriyor.

Çalışmaya birkaç başka Stanford araştırmacısı da katılıyor. Hepiniz burada nasıl bir araya geldiniz?

Kendi adıma, NASA’da alet bilimcisiydim ve SOFIA ile 100’den fazla uçtum – her uçuş bir macera olmasına rağmen, benim için gerçekten çok fazlaydı. Bu çalışmada kullandığımız gözlemlerin çoğunu HAWC+ ile kendim aldım. [the High-resolution Airborne Wideband Camera+, a far-infrared imager and polarimeter]. Aleti ve verilerle nasıl çalışılacağını biliyordum ve hassasiyeti ve gözlem elde etme süresini %300 artıran yeni bir gözlem modu yarattım. Araştırmam, galaksilerdeki manyetik alanların incelenmesine odaklanıyor ve zaten alet, veri toplama ve analizle yakından çalıştığım için bu proje mükemmel bir eşleşmeydi.

SOFYA’dan sonra tam zamanlı bilim yapmak istedim ve KIPAC bana çok güzel bir kapı açtı. Özellikle öğrendiğimde [Assistant Professor] Susan Clark da buraya geliyordu ve araştırma hedeflerinin benimkilerle çok iyi örtüştüğünü fark etti. Bizde de Mehrnoosh var [Tahani]Samanyolu’ndaki manyetik alanları radyoda inceleyen Sergio [Martin-Alvarez]manyeto-hidro-dinamik simülasyonlar yapan ve Alex [Alejandro S. Borlaff]NASA-Ames’ten NASA doktora sonrası araştırmacısı olarak ziyaret eden.

Şimdi burada, Stanford’da manyetizma konusunda geniş bir uzmanlık yelpazesine sahibiz ve bu da bizi bu SALSA gözlemlerinden bilimi en iyi şekilde çıkarmak için mükemmel bir konuma sahip benzersiz bir ekip haline getiriyor.