Apie tai, kad spiralinės galaktikos turi magnetinius laukus, buvo žinoma jau daugiau nei pusę amžiaus (ir prognozėms, kad jos turėtų egzistuoti, prieš keletą metų buvo atrastos), o kai kurių galaktikų magnetiniai laukai buvo suplanuoti labai išsamiai.
Tačiau kaip šie magnetiniai laukai turėjo savybes, kurias mes juos stebime? Ir kaip jie išlieka?
Naujausiame JK astronomų Staso Shabalos, Džeimso Meado ir Paulo Alexanderio pranešime gali būti atsakymai į šiuos klausimus, pagrindinį vaidmenį atliekant keturis fizinius procesus: vėsių dujų patekimas į diską, supernovų grįžtamasis ryšys (šie du padidina magnetohidrodinaminę turbulenciją), žvaigždės formavimasis (tai pašalina dujas, taigi ir turbulentinę energiją iš šaltų dujų), ir diferencinis galaktikos sukimasis (tai nuolat perduoda lauko energiją iš nenuoseklaus atsitiktinio lauko į tvarkingą lauką). Tačiau reikia dar bent vieno pagrindinio proceso, nes astronomų modeliai neatitinka stebimų masyvių spiralinių galaktikų laukų.
„Aukštos energijos elektronų radiosinkroninis spinduliavimas tarpžvaigždinėje terpėje (ISM) rodo magnetinių laukų buvimą galaktikose. Poliarizuotų foninių šaltinių sukimosi matai (RM) nurodo dvi lauko rūšis: atsitiktinis laukas, kuris nėra koherentas skalėse, didesnėse nei ISM turbulencija; ir spiralės tvarka išdėstytas laukas, pasižymintis didelio masto darna “, - rašo autoriai. „Tipiškos galaktikos atveju šių laukų stiprumas yra keli μG. Tokiose galaktikose kaip M51 stebimas koherentinis magnetinis laukas, susijęs su optinėmis spiralinėmis rankomis. Tokie laukai yra svarbūs formuojant žvaigždes ir kosminių spindulių fiziką, taip pat gali turėti įtakos galaktikų evoliucijai, tačiau, nepaisant jų svarbos, klausimai apie jų kilmę, evoliuciją ir struktūrą iš esmės neišspręsti. “
Šis astrofizikos laukas daro greitą pažangą, nes supratimas, kaip sukuriamas atsitiktinis laukas, yra pakankamai gerai nusistovėjęs tik maždaug per pastarąjį dešimtmetį (jį sukuria turbulencija ISM, modeliuojama kaip vienfazis magnetohidrodinaminis (MHD)). skystis, kurio viduje užšaldomos magnetinio lauko linijos). Kita vertus, plataus masto lauko susidarymas apvijant atsitiktinius laukus į spiralę diferenciniu sukimu (dinamo), buvo žinomas daug ilgiau.
Išsami informacija apie tai, kaip susiformavo spiralėse susiformavęs laukas, susiformavus tokioms galaktikoms - per kelis šimtus milijonų metų nuo baryoninės medžiagos ir radiacijos atskyrimo (tai sukėlė kosminį mikrobangų foną, kurį mes matome šiandien), tampa aiški, nors bandymai šios hipotezės dar nėra įmanomos stebint (labai mažai buvo tirta labai raudonojo poslinkio galaktikų optiniu ir NIR periodu, jau nekalbant apie tai, kad jų magnetiniai laukai buvo išsamiai suplanuoti).
„Mes pateikiame pirmąjį (mūsų žiniomis) bandymą įtraukti magnetinius laukus į nuoseklų galaktikų formavimosi ir evoliucijos modelį. Prognozuojama daugybė galaktikų savybių, ir mes jas lyginame su turimais duomenimis “, - sako Shabala, Mead ir Alexander. Jie prasideda nuo analitinio galaktikų susidarymo ir evoliucijos modelio, kuris „seka dujų aušinimą, žvaigždžių susidarymą ir įvairius grįžtamojo ryšio procesus kosmologiniame kontekste. Tuo pačiu metu modelis atkartoja vietines galaktikų savybes, Visatos žvaigždžių susidarymo istoriją, žvaigždžių masės funkcijos evoliuciją iki z ~ 1,5 ir ankstyvą masinių galaktikų susidarymą. “ Modelio centre yra ISM turbulentinė kinetinė energija ir atsitiktinio magnetinio lauko energija: jos abi tampa vienodos kosmoso grafikų akimirksniu.
Taigi varikliai yra fiziniai procesai, įleidžiantys energiją į ISM ir pašalinantys energiją iš jo.
„Vienas iš svarbiausių energijos įpurškimo į ISM šaltinių yra supernovos“, - rašo autoriai. „Žvaigždžių susidarymas pašalina turbulencinę energiją“, kaip jūs tikėjotės, o dujos, „besikaupiančios iš tamsiosios medžiagos halo, savo galimą energiją kaupia turbulencijoje“. Jų modelyje yra tik keturi laisvieji parametrai - trys apibūdina procesų, kurie prideda arba pašalina turbulenciją iš ISM, efektyvumą, ir vienas, kaip greitai sutvarkomi magnetiniai laukai atsiranda iš atsitiktinių.
Ar Shabala, Mead ir Alexander džiaugiasi savo rezultatais? Jūs esate teisėjas: „Modeliams išbandyti naudojami du vietiniai pavyzdžiai. Modelis gerai atkuria magnetinio lauko stiprumą ir radijo švytėjimą įvairiose mažos ir vidutinės masės galaktikose. “
Ir ko, jų manymu, reikia norint atsižvelgti į išsamius astronominius didelių masės spiralinių galaktikų stebėjimus? „Norint sustabdyti dujų aušinimą, būtina įtraukti galingus AGN dujų išstūmimą“.
Savaime suprantama, kad naujos kartos radijo teleskopai - EVLA, SKA ir LOFAR - visiems galaktikų magnetinių laukų modeliams (ne tik spiralėms) bus taikomi daug griežtesni bandymai (ir netgi įgalins hipotezes apie tų laukų susidarymą). bus patikrinta daugiau nei prieš 10 milijardų metų).
Šaltinis: Magnetiniai laukai galaktikose: I. Radijo diskai vietinėse vėlyvojo tipo galaktikose
