Глобулярное скопление, блуждающее в галактическом ветре

Галактическое магнитное поле играет важную роль в эволюции галактик, но его маломасштабное поведение до сих пор малоизвестно. Неизвестно также, пронизывает ли оно ореол галактики или нет.

Об этом рассказывают в Институте радиоастрономии Макса Планка в Бонне, Германия.

Используя наблюдения за пульсарами в глобулярном скоплении «47 Tuc», международная исследовательская группа может впервые зондировать галактическое магнитное поле в масштабах нескольких световых лет. Это магнитное поле направлено перпендикулярно галактическому диску и может быть объяснено взаимодействием с галактическим ветром. Это намагниченный отток, который простирается с галактического диска в окружающий ореол, и его существование никогда раньше не было доказано.

Результаты работы исследовательской команды ученых под руководством Федерико Аббате из Института Планка были опубликованы в «Nature Astronomy».

47 Tucanae, или 47 Tuc, как его обычно называют, - впечатляющее глобулярное скопление, которое видно невооруженным глазом в созвездии "Tucanae" на южном небе, рядом с Малым Магеллановым Облаком. Первый пульсар в этом кластере был обнаружен в 1990 году с помощью 64-метрового радиотелескопа Паркеса в Австралии, и вскоре были найдены еще с помощью того же телескопа. В настоящее время известно 25 пульсаров в 47 Tuc. По этой причине, это очень хорошо изученное глобулярное скопление стало одним из важнейших для пульсарных астрономов.

Пульсары – периодические источники, которые позволяют астрономам измерять так называемую степень дисперсии, которая представляет собой задержку времени прибытия единичных импульсов на разных частотах. Эта задержка пропорциональна плотности свободных электронов на пути от пульсара к Земле. «В 2001 году мы заметили, что пульсары в дальней части скопления имели более высокую степень дисперсии, чем те, которые находятся на ближайшей стороне, что предполагало наличие газа в кластере», - говорит Пауло Фрейр из Института Планка, который руководил рядом исследовательских проектов по 47 Tuc.

Что делает «Tuc 47» еще интереснее, это то, что кластер находится на расстоянии около 15 тысяч световых лет, в относительно ненарушенном районе галактического ореола. Ореол окружает галактический диск и содержит очень мало звезд и очень малое количество газа. «Пульсары в этом скоплении могут дать нам уникальное и беспрецедентное представление о масштабной геометрии магнитного поля в галактическом ореоле», - говорит Федерико Аббате, ведущий автор статьи.

Понимание геометрии и силы галактических магнитных полей является важным для того, чтобы составить полную картину галактики. Магнитные поля могут влиять на образование звезд, регулировать распространение высокоэнергетических частиц и способствовать установлению наличии оттока газа в галактическом масштабе от диска к окружающему ореолу. Несмотря на свою важность, крупномасштабная геометрия магнитных полей в галактическом ореоле полностью не известна.

Магнитные поля непосредственно не наблюдается, но ученые используют их влияние на плазму низкой плотности, пронизывающей галактический диск. В этой плазме электроны отделены от атомных ядер и ведут себя как маленькие магниты. Электроны притягиваются магнитным полем и вынуждены двигаться орбитами линий магнитного поля, испуская излучение, известное как синхротронное излучение. Кроме выпуска собственного излучения, свободные электроны также оставляют своеобразную подпись на поляризованном излучении, которое проходит через плазму. Электромагнитное поле поляризованного излучения колеблется всегда в одном направлении, и электроны в намагниченной среде будут вращаться в этом направлении на разных частотах в разных количествах. Этот эффект называется вращением Фарадея и измеряется только на радиочастотах.

Наблюдение за поляризованным радиоизлучением хорошо работают для ограничения магнитного поля в галактическом диске, где плазма достаточно плотная. Однако в галактическом ореоле плотность плазмы слишком низкая, чтобы непосредственно наблюдать эффекты. По этой причине геометрия и сила магнитного поля в ореоле неизвестны, и модели предполагают, что он может быть либо параллельным, или перпендикулярным диску. Присутствие намагниченного оттока с диска к ореолу было предложено после наблюдений в других галактиках. Это также может объяснить диффузное рентгеновское излучения в галактике.

Недавние наблюдения пульсаров в «47 Tuc», выполненные также с помощью радиотелескопа Паркса в Австралии, смогли измерить их поляризованное радиоизлучение и вращение Фарадея. Они показывают наличие магнитного поля в глобулярном скоплении, которое на удивительно сильное - на самом деле настолько сильное, что не может поддерживаться самым глобулярным кластером, а требует внешнего источника, расположенного в галактическом ореоле. Направление магнитного поля совместимо с направлением галактического ветра, перпендикулярно к галактическому диску. Взаимодействие галактического ветра и кластера образует удар, усиливаеющий магнитное поле к наблюдаемым значениям.

Эта работа раскрывает новую методику изучения магнитного поля в галактическом ореоле. Этот кластер является идеальной целью для наблюдений с помощью инновационного радиотелескопа MeerKAT в Южной Африке. «В ближайшее время телескоп MeerKAT значительно улучшит поляризационные измерения и, возможно, не только подтвердит наличие галактического ветра, но и ограничит его свойства», - говорит Андреа Поссенти из астрономической обсерватории INAF-Кальяри, которая вместе с MeerKAT и MPIfR с участвует в исследовании пульсаров глобулярного скопления. Более того, этот мощный телескоп, в частности с его дальнейшим развитием до Квадратного километрового массива, имеет возможность наблюдать за другими глобулярными скоплениями в ореоле и подтверждать результаты.

Читайте еще интересные новости о космосе.