Laajin magneettikenttien kartta koko taivaalta julkaistu

Magneettikentät ovat maailmankaikkeuden näkymätön tukiranka. Ne ohjaavat hiukkasia, säätelevät tähtien syntyä ja kietovat kokonaiset galaksit hienovaraisiin, kiertyviin kuvioihin, joita kaukoputket voivat vasta nyt alkaa lukea.

Kartta polarisoidusta valosta

36 kpl 12 metrin antennia käyttäen Australian Square Kilometre Array Pathfinderia (ASKAP), tähtitieteilijät ovat tuottaneet laajimman ja yksityiskohtaisimman kartoituksen magneettikentistä taivaalla. Antenniryhmä sijaitsee Wajarri Yamaji -alueella Länsi-Australiassa ja sitä operoi CSIRO. Sen laaja näkökenttä antaa tutkijoille mahdollisuuden seurata polarisaation jälkiä radioaalloissa, jotka ovat matkanneet miljardeja valovuosia.

Miksi polarisaatio? Kun radioaallot kulkevat magnetisoituneen avaruuden läpi, niiden polarisaatiotaso pyörähtää. Tämä pyörähdys koodaa magneettikentän suunnan ja voimakkuuden pitkin näkölinjaa. Mittaamalla tätä vääntymää satojen tuhansien kaukaisten galaksien yli tutkijat voivat koota laajamittaisen kartan kosmisesta magnetismista.

Tiimi yhdisti kahden suuren hankkeen dataa. Rapid ASKAP Continuum Survey (RACS) luetteloi aiemmin noin 4 miljoonaa kaukaista radiosädettä lähettävää lähdettä, mukaan lukien noin 2 miljoonaa aiemmin havaitsematonta kohdetta. Tästä kirjastosta valikoitu tutkimus nimeltään SPICE-RACS analysoi noin 350 000 galaksin polarisoitunutta säteilyä ja rakensi uuden magneettisen atlaksin. Tuloksena syntynyt alue on viisi kertaa laajempi kuin kaikkien aiempien radio‑polarisaatiokartoitusten yhteenlaskettu pinta-ala ja lähes kymmenen kertaa suurempi kuin edellinen ennätys.

Värit kartalla kertovat tarinaa. Punaiset alueet osoittavat magneettikentän komponentteja, jotka osoittavat kohti meitä. Sininen merkitsee kenttiä, jotka osoittavat poispäin. Pyörteilevät, kuplamaiset piirteet ovat pääosin oman Linnunradan rakenteiden hallitsemia, kun taas hienommat säikeet ulottuvat kaukaiseen taustaan.

Mitä kartta paljastaa ja mitä seuraavaksi

Kenttien voimakkuudet vaihtelevat rajusti. Mustien aukkojen ja neutronitähtien läheisyydessä ne voivat olla uskomattoman voimakkaita, usein biljoonia kertoja maapallon kenttää vahvempia. Tähdistä muodostuvien valtavien tyhjyyksien välillä kentät ovat paljon heikompia, joskus miljoonia kertoja meidän kenttäämme heikompia. Silti jopa nämä hämäreet säikeet vaikuttavat siihen, miten kaasu jäähtyy ja romahtaa, toimien kosmisina jarruina tai energian varastoina, jotka voivat hidastaa tai pysäyttää tähtien muodostumista.

"Tämä kartta on uusi ikkuna siihen, miten magneettikentät kietoutuvat maailmankaikkeuden läpi", selitti yksi projektin tutkijoista. "Se antaa meille mahdollisuuden verrata paikallisia, Linnunradan mittakaavan piirteitä todella kaukaisiin järjestelmiin ja alkaa jäljittää, miten magnetismi on kehittynyt varhaisesta kosmoksesta lähtien."

Kaikki nykyisen julkaisun aineistot on tehty julkisiksi, joten tähtitieteilijät ympäri maailmaa voivat tutkia aineistoa magneettiturbulenssin, kenttäkääntöjen ja yhteyksien galaksien kehitykseen varalta. Tiimi aikoo laajentaa kuvaa yhdistämällä tämän työn POSSUMiin, ASKAPin täydentävään kartoitukseen, jonka on tarkoitus valmistua noin vuonna 2030. Näiden ohjelmien tavoitteena on yhdessä viedä kosmisen magnetismin rekonstruointi lähemmäs alkuräjähdyksen aikakautta.

Tulokset ja koko aineisto on julkaistu Publications of the Astronomical Society of Australia -lehdessä. Galaksien muodostusta, kosmisia säteitä tai kaasun ja kenttien vuorovaikutusta tutkiville tutkijoille kartoituksesta tulee todennäköisesti perustavanlaatuinen resurssi.

Tällaiset kartat muuttavat tapaamme nähdä taivas. Ne muuttavat näkymättömät voimat kuvioiksi, joita voimme analysoida, verrata ja pohtia. Ja kun ASKAP jatkaa taivaan skannaamista, nuo kuviot vain rikastuvat entisestään.