Магнітні поля — одна з найфундаментальніших сил у Всесвіті. Вони впливають на рух частинок, з яких згодом формуються планети, зорі та цілі галактики. Ми досі не знаємо, як саме вони виникли, але впевнені в одному: вони присутні всюди — від Землі, де ними користуються компаси й навіть мігруючі птахи, до найдальших куточків космосу.
Попри свою всюдисущість, магнітні поля залишаються невидимими. І саме тому їх дослідження — одне з найскладніших завдань сучасної астрономії.
Як побачити невидиме
У новому дослідженні, опублікованому в журналі Publications of the Astronomical Society of Australia, вчені використали найпотужніший радіотелескоп Австралії, щоб створити найдетальнішу карту космічних магнітних полів, яку коли-небудь отримувало людство.
Принцип роботи базується на властивостях світла. Світло — це електромагнітна хвиля, і під час проходження крізь космічні магнітні поля воно змінює свою поляризацію. Інакше кажучи, «закручується» певним чином, який астрономи можуть виміряти. Саме ці зміни дозволяють «побачити» те, що інакше залишалося б абсолютно невидимим.
Космічні «акумулятори» енергії
Магнітні поля у Всесвіті надзвичайно різні. Біля нейтронних зір і чорних дір вони можуть бути в мільярди разів сильнішими за земне магнітне поле. А в міжзоряному просторі — навпаки, настільки слабкі, що їх складно уявити.
Попри це, вони відіграють ключову роль у розвитку галактик. Астрономи описують їх як своєрідні «гігантські акумулятори енергії»: вони можуть уповільнювати або навіть блокувати утворення нових зір, впливаючи на еволюцію цілих галактичних систем.
Від перших вимірювань до глобальної карти
Перші спостереження космічних магнітних полів почалися ще в 1960-х роках в Австралії. Відтоді науковці поступово накопичували дані, вимірюючи поляризацію світла від дедалі більшої кількості галактик.
Кожне таке спостереження — це ніби окремий «піксель» у великій карті Всесвіту. Чим більше таких точок, тим точнішою стає загальна картина. Однак попередня велика карта була створена ще у 2009 році. Відтоді астрономія зробила величезний крок уперед, але узагальненого оновлення не було майже два десятиліття.
Нове покоління радіотелескопів
Ситуацію змінює нова інфраструктура радіоастрономії, зокрема проєкт SKA (Square Kilometre Array), який будується в Австралії та Південній Африці.
Його «попередник» — телескоп ASKAP — уже зараз дозволяє вести спостереження з безпрецедентною швидкістю. Завдяки широкому полю огляду він здатен одночасно охоплювати величезні ділянки неба. Саме на основі даних ASKAP вчені створили проєкт SPICE-RACS — нову карту космічних магнітних полів.
Найбільша карта магнітного Всесвіту
Для побудови карти дослідники проаналізували близько 4 мільйонів галактик і відібрали з них приблизно 350 тисяч об’єктів із придатними даними. Це вже у кілька разів більше, ніж у всіх попередніх дослідженнях разом узятих. У результаті була створена найдетальніша на сьогодні карта магнітного неба.
На ній можна побачити складну структуру полів: червоні області вказують на напрямок «до нас», сині — «від нас». Більшість хвилястих структур належить нашій галактиці — Чумацькому Шляху, але серед них приховані сигнали від далеких галактик мільярди світлових років від Землі.
Що це змінює
Нова карта вже допомагає вченим краще розуміти, як формуються та змінюються магнітні поля у Всесвіті. Вона також відкриває можливість вивчати історію космосу аж до моментів після Великого вибуху.
У майбутньому дослідники планують об’єднати всі спостереження ASKAP і завершити масштабний проєкт POSSUM, який до 2030 року може дати ще глибше розуміння магнітної структури Всесвіту. Це дослідження фактично відкриває нове «магітне вікно» у космос — дозволяючи побачити невидиму силу, яка тихо, але постійно формує Всесвіт навколо нас.