Что если бы наши глаза могли видеть радиоволны? Если бы мы могли, мы могли бы посмотреть в небо и увидеть туннель из нитей, похожих на веревки, сделанных из радиоволн. Эта структура имела бы длину около 1 000 световых лет и находилась бы на расстоянии около 350 световых лет. Этот туннель объясняет существование двух самых ярких радиообъектов в небе.
Астрономы обнаружили Северную полярную шпору и Веерную область в 1960-х годах, когда радиоастрономия только начинала развиваться. Северная полярная шпора — это массивная гряда горячего газа, возвышающаяся над плоскостью Млечного Пути. Он излучает рентгеновские лучи и радиоволны.
На протяжении десятилетий после ее открытия не прекращались дискуссии о том, что же это такое и как далеко она находится. Астрономы полагали, что она может быть связана с пузырями Ферми или вырезана древними взрывами сверхновых.
Веерная область — одна из самых доминирующих поляризованных радиопризнаков на небе. О природе Веерной области тоже ведутся споры: одни говорят, что это местная особенность, другие утверждают, что она галактического масштаба.
Наша Галактика, видимая в радиоволнах в обычном представлении с галактическим центром в центре изображения.
Группа исследователей из Канады и США представила в новой работе доказательства того, что эти два объекта связаны между собой.
Авторы утверждают, что и NPS, и Веерная область являются частями одной и той же особенности. Эта особенность состоит из "канатов" длиной 1 000 световых лет, которые сами состоят из заряженных частиц и магнитного поля. Они находятся прямо перед нашими глазами, но мы их не видим.
"Если бы мы посмотрели в небо, — объясняет Вест, — мы бы увидели эту туннелеподобную структуру практически в любом направлении — то есть, если бы у нас были глаза, способные видеть радиоизлучение".
На этом изображении из нового исследования показан магнитный туннель на частоте 30 ГГц. Северная полярная шпора простирается вверх и вправо, а область веера находится слева.
"Магнитные поля не существуют в изоляции, — объясняет Уэст в пресс-релизе. Задача заключалась в том, чтобы выяснить, как эти два объекта связаны между собой". Уэст считает, что ее команда — первая группа астрономов, которая соединила эти две особенности.
Уэст говорит, что она думала об этой паре особенностей в течение 15 лет, с тех пор как впервые увидела радиокарту неба. В последние годы она построила компьютерную модель, показывающую, как будет выглядеть радионебо с Земли при изменении формы и расположения длинных радиотросов.
Модель позволила "построить" радиоструктуру вокруг нас. Она показала ей, как будет выглядеть небо через радиотелескопы. Модель дала ей новую перспективу, которая помогла ей сопоставить данные с наблюдаемыми данными.
"Несколько лет назад один из наших соавторов, Том Ландекер, рассказал мне о статье 1965 года, относящейся к раннему периоду развития радиоастрономии", — сказал Уэст. "Основываясь на грубых данных, доступных в то время, авторы (Мэтьюсон и Милн) предположили, что эти поляризованные радиосигналы могут возникать из-за того, что мы видим Местный рукав Галактики изнутри. Эта статья вдохновила меня развить эту идею и связать мою модель с гораздо лучшими данными, которые дают нам сегодня наши телескопы".
Уэст сравнивает их работу с картой Земли. Северный полюс, конечно, находится сверху, а экватор — посередине. Но ее можно нарисовать с другой точки зрения, что и позволила сделать компьютерная модель Уэст.
"Большинство астрономов смотрят на карту, на которой северный полюс Галактики находится вверху, а галактический центр — в центре", — объясняет она. "Важной частью, вдохновившей нас на эту идею, было переделать эту карту с другой точкой в центре".
Слева: Небо, как оно выглядит в радиополяризованных волнах. Линии, похожие на линии Ван-Гога, показывают ориентацию магнитного поля. Эти радиоданные показаны в том виде, в каком они были бы видны на небе, с наложением контуров самых ярких звезд и созвездий и названий созвездий. Credit: Dominion Radio Astrophysical Observatory/Villa Elisa telescope/ESA/Planck Collaboration/Stellarium/J. West. Справа: небо в той же ориентации и проекции, как оно видно нашими глазами. Показаны те же самые яркие звезды и созвездия, что и на предыдущем изображении.
"Это чрезвычайно продуманная работа", — говорит доктор Брайан Генслер, профессор Института Данлапа и один из авторов публикации. Когда Дженнифер впервые предложила мне эту идею, я подумал, что она слишком "нестандартна", чтобы быть возможным объяснением. Но в итоге она смогла меня убедить! Теперь я с нетерпением жду реакции остального астрономического сообщества".
Уэст — эксперт по галактикам и МКС. Она с нетерпением ждет дальнейших исследований, которые, как она надеется, позволят выяснить, как связаны между собой различные магнитные структуры в небе.
"Магнитные поля не существуют изолированно", — объясняет она. Все они должны быть связаны друг с другом". Поэтому следующим шагом будет лучшее понимание того, как это местное магнитное поле связано как с более крупномасштабным галактическим магнитным полем, так и с более мелкими магнитными полями нашего Солнца и Земли".
На этом рисунке из исследования показано расположение некоторых петель, построенных на вложенных друг в друга цилиндрах. Диаграмма не соответствует масштабу, но расположение нитей правильное по отношению к положению Солнца и относительно друг друга.
Мы не можем увидеть эти структуры своими глазами. Но осознание того, что они существуют, расширяет кругозор.
"Я думаю, это просто потрясающе — представить, что эти структуры находятся повсюду, когда мы смотрим в ночное небо", — говорит Уэст.
В течение многих лет астрономы спорили о природе Северного полярного отрога. Различные исследования дают противоречивые результаты. Одни исследования показывают, что это далекая особенность, другие — что она более локальна. Уэст и ее соавторы утверждают, что их работа разрешила эти противоречия. "Мы показали, что эта модель согласуется с большим количеством исследований наблюдений в этих регионах и способна разрешить очевидное противоречие в литературе, согласно которому высокоширотная часть NPS находится поблизости, а более низкоширотные части более удалены".
"Эта модель имеет значение для разработки целостной модели магнитных полей в галактиках", — пишут авторы. "Мы все еще не до конца понимаем происхождение и эволюцию регулярных магнитных полей в галактиках и то, как это поле поддерживается".
Модель не полностью совпадает с наблюдениями. Желтые области показывают разногласия по поляризации между моделью и данными на этом изображении из исследования. Но области разногласий находятся в основном на концах NPS. Команда считает, что какая-то структура переднего плана вызывает некоторую деполяризацию, и говорит, что модель все еще в целом согласуется с данными.
Исследователи надеются, что лучшее понимание особенностей, подобных туннелю, приведет к лучшему пониманию более отдаленных магнитных особенностей. Существуют филаменты гораздо более обширные, чем эти, а также пузыри и суперпузыри. Астрономы наблюдали их в более отдаленных регионах Млечного Пути.
Но изучать эти более отдаленные объекты сложно. "Таким образом, вполне вероятно, что в настоящее время мы не обладаем достаточным разрешением и чувствительностью, чтобы увидеть структуру такого уровня во многих местах, кроме местной среды и, возможно, рукава Персея", — заключает исследовательская группа.
Comments are closed.