Gökbilimciler, devasa gökada kümelerinin içindeki gizli manyetik alanların haritalarını yaparak kozmik manyetizmanın kökenini bulmaya yaklaşıyorlar.

"Bunlar manyetik alanların ayrıntılı yapısını eşi görülmemiş derecede büyük ölçekte gösteren ilk haritalar" dedi. Alexandre LazarianMadison'daki Wisconsin Üniversitesi'nden bir gökbilimci ve haritaları açıklayan makalenin ortak yazarı, bugün yayınlandı Doğa İletişim.

Lazarian ve meslektaşları, her biri milyonlarca ışıkyılı kapsayan beş gökada kümesini inceledi. Haritaları, bir kümenin manyetik alanının belirli bir konumda hangi yöne işaret ettiğini bulmak için radyo gözlemlerine dayanan, senkrotron yoğunluk gradyanı (SIG) haritalaması adı verilen geliştirdiği bir tekniği kullanarak yaptılar. Araştırmacılar aynı tekniği bir kümenin tamamına uygulayarak manyetik alanlarının tam bir haritasını oluşturabileceklerini söylüyorlar. Sonuçlar doğrulanırsa, dev yapılardaki manyetik alanların daha önce tespit edilmemiş bir düzeni olduğunu gösterecek.

Manyetizma evrenin her yerinde mevcuttur. Bunu, Dünya üzerindeki en küçük ölçeklerden, yıldızlar ve yıldızlararası ortam gibi kozmik yapıları şekillendirdiği evrenin en büyük ölçeklerine kadar görüyoruz. Manyetizma aynı zamanda bildiğimiz yaşam için de çok önemlidir; kiraliteyi moleküler düzeyde etkiler ve Dünya'yı çevreleyen koruyucu kalkanı oluşturur. Ama cevaplanmayan büyük bir soru var kozmik manyetizmanın ortaya çıktığı yer. Bazı bilim insanları manyetizmanın Büyük Patlama'dan sonraki ilk anlarda diğer temel kuvvetlerle birlikte ortaya çıktığı şeklinde ilkel bir açıklamayı tercih ediyor. Diğerleri, yüz milyonlarca yıl sonra ortaya çıkan ve yıldızlar ve galaksiler gibi nesnelerin ürettiği çekirdek manyetik alanlardan büyüyen manyetizma ile daha geç bir gelişi tercih ediyor.

Bu yeni haritalama tekniği, gökbilimcilerin manyetik alanları en büyük ölçeklerde karşılaştırmasına olanak tanıyarak bir çözüm sunabilir. Ancak tekniğin kendi sınırlamaları var ve büyük ölçekli manyetizma alanında biraz tartışmalı olmaya devam ediyor.

"Eğer işe yararsa, size gökyüzünün çok geniş alanlarındaki manyetik alanları haritalamanın gözlemsel olarak ucuz bir yolunu sunar" dedi Kate Pattle, University College London'da bir astrofizikçi.

Kozmik Haritacılık

Bilim adamları genellikle sinkrotron radyasyonunu inceleyerek kozmik manyetik alanları bulurlar. radyo emisyonları Manyetik alan, ışık hızına yakın bir hızda hareket eden elektronların yolunu bükerken üretilir. Bu tür gözlemler aynı zamanda manyetik alanların yönünü ortaya çıkarmak için bu radyo emisyonlarının yönelimini (kutuplaşmalarını) da kullanabilir. Ancak polarizasyon ölçümleri son derece zaman alıcıdır ve galaksi kümesinin daha yoğun ve tozlu bölgelerinde en iyi sonucu verir.

Yaklaşık yedi yıl önce Lazarian bir yol buldum Manyetik alanın yönünü ortaya çıkarmak için tek başına senkrotron emisyonunu kullanmak; polarizasyona gerek yok. Teknik, siz uzayda hareket ettikçe radyo emisyonunun değişen gücüne veya araştırmacıların gradyan dediği şeye ilişkin gözlemleri kullanır.

"Parlaklıktaki gradyan, yani görüntünün soluklaşma veya parlaklaşma yönü manyetik alanlarla ilgilidir" dedi Marcus BrüggenAlmanya'daki Hamburg Üniversitesi'nde astrofizik profesörü olan daha önce büyük manyetik alanlar üzerinde çalışılmıştı.

Lazarian, yıldızlararası uzaya ilişkin ön gözlemlerde "baktığımız her yerde bu manyetik alan yapısını ortaya çıkardık" dedi.

Ekip daha sonra daha küçük galaksi grupları çarpıştıkça büyüyen galaksi kümelerine yöneldi. Brüggen, bu birleşmeler meydana geldiğinde "küme içi ortamın içinden geçen şok cepheleri ürettiklerini" söyledi. Manyetik alanlar bu türbülanslı şok cepheleriyle etkileşime girdiğinde senkrotron emisyonu üretirler. Araştırmacılar bu emisyonun eğimini gözlemleyerek manyetik alanın yönünü çıkarabiliyor ve bu da zamanla bu kümeleri oluşturan birleşmeleri yansıtıyor.

Yöntem, Lazarian'ın, polarizasyon ölçümlerinin mümkün olmadığı yapı içindeki dağınık galaksiler arası alan da dahil olmak üzere, devasa galaksi kümelerinin genişliği boyunca manyetik alanları araştırmasına olanak tanıyor. Ekip, haritalarını oluşturmak için, 6 milyon ışıkyılı genişliğe sahip, yüzlerce gökadadan oluşan, iyi çalışılmış bir küme olan El Gordo'nun da aralarında bulunduğu beş gökada kümesini hedef aldı. Ayrıca 2345 milyar ışıkyılı uzaklıktaki Abell 2'e, yaklaşık yarım milyar ışıkyılı uzaklıktaki Abell 3376'ya ve diğer ikisine de baktılar.

Ancak bilim adamlarının tümü, stratejinin manyetik alanların hareketini doğru bir şekilde takip ettiğine ikna olmuş değil. Manyetizma güdümlü sinkrotron gradyanlarındaki kaymalara benzeyen şeyler, yalnızca elektron veya gaz yoğunluğundaki değişiklikler olabilir. Yöntem aynı zamanda galaksi kümelerindeki türbülans olarak bilinen, manyetik alanların birlikte bükülüp döndüğü bir olguya da dayanıyor. Bu fenomenin "karmaşıklığıyla bilinen bir fiziksel süreç" olduğu belirtiliyor. Andrea Botteonİtalya'daki Ulusal Astrofizik Enstitüsü'nde astrofizikçi.

Manyetik Yaşam

Lazarian gelecekte, eğer teknik işe yararsa, Düşük Frekans Dizisi adı verilen geniş bir Avrupa radyo ağını kullanarak galaksiler arasındaki filamentlerdeki manyetizmayı haritalamak için SIG'yi kullanmak istiyor. Eğer bu filamentlerdeki alanlar, kümeler halinde olduğu gibi birbirleriyle hizalanmışsa, bu, tohum manyetik alanlarından yavaş bir şekilde ortaya çıkması yerine, kozmik manyetik yapının ilkel bir kaynağına işaret edebilir. Brüggen, daha sonraki kozmik çağlarda yıldızların ve galaksilerin böyle bir hizalanma oluşturmasının "esasen imkansız" olacağını söyledi.

"Benim önsezim," dedi Brüggen, "manyetik alanların evrenin erken dönemlerinde üretildiğini bulacağız."

Manyetizmanın kökenini tahmin etmek bize evrenin yaşanabilirliği hakkında bir şeyler söyleyebilir. Yaşamın kendisi (en azından Dünya'da bildiğimiz şekliyle) yaşamın yapı taşlarına bir görünüm kazandırmak için manyetizmaya ve onun kiralite üzerindeki etkisine dayanır. sağ veya sol el kullanımı. Lazarian, "Eğer evrenin başlangıcında manyetik alanlar oluştuysa, kiraliteye sahip molekülleri çok erken bir zamanda oluşturabilirsiniz" dedi. O halde, "evrenin tarihinde oldukça erken oluşmuş uygarlıkların sinyallerini görmeyi bekleyip beklemememiz gerektiği sorusunu sorabiliriz."

Ayrıca galaksi kümelerindeki manyetik alanların bazı olayların kaynağı olabileceğini de belirtti. en yüksek enerjili kozmik ışınlar Hala gizemli bir kökene sahip olan evreni istila ettiği biliniyor. "Bu gökada kümelerinin en yüksek enerjiye sahip kozmik ışınların kaynağı olup olamayacağı konusunda büyük bir soru var" dedi ve kümelerin içindeki alanların haritalandırılması bu sorunun çözülmesine yardımcı olabilir.

Ekibin bir sonraki hedefi, geçmişteki ve daha uzaktaki galaksi kümelerini gözlemlemek. El Gordo, çok büyük olmasına rağmen, yalnızca evrenin 6.5 milyar ışıkyılı yaşında olduğu zamana, yani şu anki 13.8 milyar yıllık yaşının yaklaşık yarısına kadar uzanıyor. Bu on yılın sonlarında Güney Afrika ve Avustralya'da 1 milyon metrekarelik bir alana yayılacak olan geniş bir anten dizisi olan Kilometre Kare Dizisi gibi yakında çıkacak radyo teleskoplar, bu tür haritalamayı evrenin var olduğu dönemde var olan kümelere uygulayabilecek kadar güçlü olabilir. sadece 3 milyar yaşındaydı.

"Evrenin erken dönemlerinde neler olduğunu görmek isterim" dedi Yu Hu, Wisconsin Üniversitesi, Madison'da yüksek lisans öğrencisi ve makalenin baş yazarı.

Ancak evrendeki manyetizmanın kökeni ve bu cevabın tüm sonuçları, bu yöntemin kullanılmasıyla bir gecede çözülmeyecektir. Brüggen, "Bu bulmacanın bir parçası" dedi. “Fakat bu çok önemli bir parça.”