Μια μαγνητική σήραγγα από νήματα που μοιάζουν με σχοινιά και αποτελούνται από ραδιοκύματα περιβάλλει τη Γη.

 

 Τι θα γινόταν αν τα μάτια μας μπορούσαν να δουν

τα ραδιοκύματα; Αν μπορούσαμε, ίσως να μπορούσαμε να κοιτάξουμε στον ουρανό και να δούμε μια σήραγγα από νήματα που μοιάζουν με σχοινιά και είναι φτιαγμένα από ραδιοκύματα. Η δομή θα είχε μήκος περίπου 1.000 έτη φωτός και θα βρισκόταν σε απόσταση περίπου 350 ετών φωτός. Αυτή η σήραγγα εξηγεί δύο από τα φωτεινότερα ραδιοφωνικά χαρακτηριστικά στον ουρανό.

 Οι αστρονόμοι ανακάλυψαν το Βόρειο Πολικό Στέλεχος και την Περιοχή Φανών τη δεκαετία του 1960, όταν η ραδιοαστρονομία είχε αρχίσει να αναπτύσσεται. Το Βόρειο Πολικό Στέλεχος είναι μια τεράστια κορυφογραμμή θερμού αερίου που υψώνεται πάνω από το επίπεδο του Γαλαξία μας. Εκπέμπει ακτίνες-χ και ραδιοκύματα.

Κατά τη διάρκεια των δεκαετιών από την ανακάλυψή του, υπάρχει μια συνεχής συζήτηση σχετικά με το τι πραγματικά είναι και πόσο μακριά βρίσκεται. Οι αστρονόμοι πίστευαν ότι θα μπορούσε να σχετίζεται με τις φυσαλίδες Φέρμι ή με ένα χαρακτηριστικό που χαράχτηκε από αρχαίες εκρήξεις υπερκαινοφανών.

Η Περιοχή του ανεμιστήρα είναι ένα από τα πιο κυρίαρχα πολωμένα ραδιοχαρακτηριστικά στον ουρανό. Υπάρχει επίσης συζήτηση σχετικά με τη φύση της Περιοχής Βεντάλιας, με κάποιους να λένε ότι είναι ένα τοπικό χαρακτηριστικό και άλλους να υποστηρίζουν ότι είναι σε γαλαξιακή κλίμακα.

Μια ομάδα ερευνητών από τον Καναδά και τις ΗΠΑ παρουσιάζει στοιχεία σε μια νέα δημοσίευση που δείχνουν ότι το ζεύγος των χαρακτηριστικών συνδέεται.

Ο Γαλαξίας μας σε ραδιοκύματα σε συμβατική προβολή με το γαλαξιακό κέντρο στο κέντρο της εικόνας. Πηγή: Haslam et al. (1982) με σχόλια του J. West. 

Οι συγγραφείς λένε ότι τόσο το NPS όσο και η περιοχή Fan αποτελούν τμήματα του ίδιουχαρακτηριστικού. Το χαρακτηριστικό αποτελείται από "σχοινιά" μήκους 1.000 ετών φωτός, τα οποία και τα ίδια αποτελούνται από φορτισμένα σωματίδια και ένα μαγνητικό πεδίο. Βρίσκονται ακριβώς μπροστά στα μάτια μας, αλλά δεν μπορούμε να τα δούμε.

"Αν κοιτάζαμε ψηλά στον ουρανό", εξηγεί ο West, "θα βλέπαμε αυτή τη δομή που μοιάζει με σήραγγα σχεδόν σε κάθε κατεύθυνση που κοιτάζαμε - δηλαδή, αν είχαμε μάτια που μπορούσαν να δουν ραδιοφωτισμό".

Αυτή η εικόνα από τη νέα μελέτη δείχνει τη μαγνητική σήραγγα στα 30 GHz. Το Βόρειο Πολικό Στέλεχος σαρώνει προς τα πάνω και προς τα δεξιά, ενώ η Περιοχή ανεμιστήρα βρίσκεται στα αριστερά. Πηγή εικόνας: West et al., 2021.

"Τα μαγνητικά πεδία δεν υπάρχουν μεμονωμένα", εξηγεί ο West σε δελτίο τύπου. Το κόλπο ήταν να καταλάβουμε πώς αυτά τα δύο συνδέονται. Η West πιστεύει ότι η ομάδα της είναι η πρώτη ομάδα αστρονόμων που συνδέει το ζευγάρι των χαρακτηριστικών.

O West λέει ότι σκεφτόταν αυτό το ζευγάρι χαρακτηριστικών εδώ και 15 χρόνια από τότε που είδε για πρώτη φορά έναν ραδιοχάρτη του ουρανού. Τα τελευταία χρόνια κατασκεύασε ένα υπολογιστικό μοντέλο που δείχνει πώς θα έμοιαζε ο ραδιοφωνικός ουρανός από τη Γη καθώς άλλαζε το σχήμα και τη θέση των μακρών ραδιοφωνικών σχοινιών.

"Πριν από μερικά χρόνια, ένας από τους συν-συγγραφείς μας, ο Tom Landecker, μου μίλησε για μια εργασία του 1965, από τις πρώτες μέρες της ραδιοαστρονομίας", είπε ο West. "Με βάση τα ακατέργαστα δεδομένα που ήταν διαθέσιμα εκείνη την εποχή, οι συγγραφείς (Mathewson & Milne), υπέθεσαν ότι αυτά τα πολωμένα ραδιοσήματα θα μπορούσαν να προκύψουν από την άποψή μας για τον Τοπικό Βραχίονα του Γαλαξία, από το εσωτερικό του. Εκείνη η εργασία με ενέπνευσε να αναπτύξω αυτή την ιδέα και να συνδέσω το μοντέλο μου με τα πολύ καλύτερα δεδομένα που μας δίνουν σήμερα τα τηλεσκόπια μας".

Το μοντέλο κατέστησε δυνατή την "κατασκευή" της ραδιοδομής γύρω μας. Της έδειξε πώς θα έμοιαζε ο ουρανός μέσα από ραδιοτηλεσκόπια. Το μοντέλο της έδωσε μια νέα προοπτική που τη βοήθησε να ταιριάξει τα δεδομένα με τα παρατηρούμενα δεδομένα.

Ο West συγκρίνει το έργο τους με έναν χάρτη της Γης. Ο Βόρειος Πόλος βρίσκεται στην κορυφή, φυσικά, και ο ισημερινός στη μέση. Αλλά μπορεί να σχεδιαστεί από διαφορετική οπτική γωνία, κάτι που της επέτρεψε το μοντέλο του υπολογιστή της West.

"Οι περισσότεροι αστρονόμοι βλέπουν έναν χάρτη με τον βόρειο πόλο του Γαλαξία επάνω και το γαλαξιακό κέντρο στη μέση", εξηγεί. "Ένα σημαντικό μέρος που ενέπνευσε αυτή την ιδέα ήταν να ξαναφτιάξουμε αυτόν τον χάρτη με ένα διαφορετικό σημείο στη μέση".

"Πρόκειται για εξαιρετικά έξυπνη δουλειά", λέει ο Dr. Bryan Gaensler, καθηγητής στο Ινστιτούτο Dunlap και συγγραφέας της δημοσίευσης. "Όταν η Τζένιφερ μου το παρουσίασε για πρώτη φορά, σκέφτηκα ότι ήταν πολύ "εξωπραγματικό" για να είναι μια πιθανή εξήγηση. Αλλά τελικά κατάφερε να με πείσει! Τώρα είμαι ενθουσιασμένος να δω πώς θα αντιδράσει η υπόλοιπη αστρονομική κοινότητα".

Αριστερά: Ο ουρανός όπως θα φαινόταν στα ραδιοπολωμένα κύματα. Οι γραμμές τύπου Van-Gogh δείχνουν τον προσανατολισμό του μαγνητικού πεδίου. Αυτά τα ραδιοδεδομένα παρουσιάζονται προβαλλόμενα όπως θα φαίνονταν στον ουρανό μαζί με τα φωτεινότερα αστέρια και τα περιγράμματα των αστερισμών και τα ονόματα των αστερισμών που επικαλύπτονται. Πηγή: Dominion Radio Astrophysical Observatory/Villa Elisa telescope/ESA/Planck Collaboration/Stellarium/J. West. Δεξιά: ο ουρανός στον ίδιο προσανατολισμό και προβολή, όπως μπορεί να φανεί με τα μάτια μας. Εμφανίζονται τα ίδια φωτεινότερα αστέρια και οι ίδιοι αστερισμοί όπως στην προηγούμενη εικόνα. Πηγή: Stellarium/J. West.

Ο West είναι ειδικός στους γαλαξίες και την ISM. Ανυπομονεί για περισσότερες έρευνες που ελπίζει ότι θα μπορέσουν να ανακαλύψουν πώς συνδέονται οι διάφορες μαγνητικές δομές στον ουρανό.

"Τα μαγνητικά πεδία δεν υπάρχουν μεμονωμένα", εξηγεί. "Όλα πρέπει να συνδέονται μεταξύ τους. Έτσι, ένα επόμενο βήμα είναι να κατανοήσουμε καλύτερα πώς αυτό το τοπικό μαγνητικό πεδίο συνδέεται τόσο με το μεγαλύτερης κλίμακας γαλαξιακό μαγνητικό πεδίο όσο και με τα μικρότερης κλίμακας μαγνητικά πεδία του Ήλιου και της Γης μας".

Δεν μπορούμε να δούμε αυτές τις δομές με τα μάτια μας. Αλλά το να ξέρουμε ότι είναι εκεί έξω, είναι κάτι που επεκτείνει τη σκέψη μας.

Αυτό το σχήμα από τη μελέτη δείχνει τη διάταξη ορισμένων από τους βρόχους που κατασκευάζονται σε ένθετους κυλίνδρους. Το διάγραμμα δεν είναι σε κλίμακα, αλλά η τοποθέτηση των νημάτων είναι σωστή σε σχέση με τη θέση του Ήλιου και σε σχέση μεταξύ τους. Πηγή εικόνας: West et al. 2021.

"Νομίζω ότι είναι φοβερό να φανταζόμαστε ότι αυτές οι δομές βρίσκονται παντού κάθε φορά που κοιτάμε τον νυχτερινό ουρανό", δήλωσε ο West.

Για χρόνια, οι αστρονόμοι διαφωνούσαν σχετικά με τη φύση της Βόρειας Πολικής Σφήνας. Διαφορετικές έρευνες έχουν δημιουργήσει αντιφάσεις. Ορισμένες μελέτες δείχνουν ότι πρόκειται για ένα μακρινό χαρακτηριστικό, ενώ άλλες δείχνουν ότι είναι πιο τοπικό. Η West και οι συν-συγγραφείς της λένε ότι η δημοσίευσή τους έλυσε αυτές τις αντιφάσεις. "Δείχνουμε ότι αυτό το μοντέλο είναι συνεπές με τον μεγάλο αριθμό μελετών παρατήρησης σε αυτές τις περιοχές και είναι σε θέση να επιλύσει μια προφανή αντίφαση στη βιβλιογραφία που υποδηλώνει ότι το τμήμα του NPS σε υψηλό γεωγραφικό πλάτος είναι κοντινό, ενώ τα τμήματα σε χαμηλότερο γεωγραφικό πλάτος είναι πιο απομακρυσμένα".

Το μοντέλο δεν ταιριάζει απόλυτα με τις παρατηρήσεις. Οι κίτρινες περιοχές δείχνουν τη διαφωνία πόλωσης μεταξύ του μοντέλου και των δεδομένων σε αυτή την εικόνα από τη μελέτη. Αλλά οι περιοχές διαφωνίας βρίσκονται κυρίως στα άκρα του NPS. Η ομάδα πιστεύει ότι κάποια δομή του προσκηνίου προκαλεί κάποια αποπόλωση και λένε ότι το μοντέλο εξακολουθεί να συμφωνεί σε γενικές γραμμές με τα δεδομένα. Πηγή εικόνας: West et al. 2021.

"Αυτό το μοντέλο έχει επιπτώσεις στην ανάπτυξη ενός ολιστικού μοντέλου των μαγνητικών πεδίων στους γαλαξίες", γράφουν οι συγγραφείς. "Δεν έχουμε ακόμη κατανοήσει πλήρως την προέλευση και την εξέλιξη των κανονικών μαγνητικών πεδίων στους γαλαξίες και τον τρόπο με τον οποίο διατηρείται αυτό το πεδίο".

Η ομάδα ελπίζει ότι η καλύτερη κατανόηση χαρακτηριστικών όπως η σήραγγα θα οδηγήσει σε καλύτερη κατανόηση πιο μακρινών μαγνητικών χαρακτηριστικών. Υπάρχουν νήματα πολύ πιο εκτεταμένα από αυτά, όπως και φυσαλίδες και υπερφυσαλίδες. Οι αστρονόμοι τις έχουν παρατηρήσει σε πιο μακρινές περιοχές του Γαλαξία μας.

Αλλά η μελέτη αυτών των πιο απομακρυσμένων χαρακτηριστικών είναι δύσκολη. "Έτσι, είναι πιθανό να μην έχουμε επί του παρόντος την ανάλυση και την ευαισθησία για να δούμε αυτό το επίπεδο δομής σε πολλές τοποθεσίες εκτός από το τοπικό περιβάλλον και ενδεχομένως στον βραχίονα του Περσέα", καταλήγει η ομάδα.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ΠΗΓΗ 

ΠΗΓΗ