Κατανοώντας τα Γαλαξιακά Δυναμό

Οι σπειροειδείς γαλαξίες, ανάμεσά τους και ο δικός μας, περιέχουν ισχυρά, οργανωμένα μαγνητικα πεδία σε μεγάλες κλίμακες. Αυτά τα μαγνητικά πεδία θεωρούνται ισχυρά επειδή η ενεργειακή τους πυκνότητα είναι συγκρίσιμη με εκείνες των τυρβωδών και θερμικών κινήσεων, κι έτσι επηρεάζουν πολλές φυσικές διεργασίες στο εσωτερικό των γαλαξιών. Η κυρίαρχη θεωρία αποδίδει αυτά τα μαγνητικά πεδία σε ένα δυναμό μεγάλης κλίμακας.

Η ανασκόπηση του καθηγητή Brandenburg και της Δρ. Ντορμούση, μεταδιδακτορική ερευνήτρια στο ΙΑ-ΙΤΕ και πλέον ερευνήτρια στο Scuola Normale Superiore στην Pisa (Ιταλία), εριγράφει τις τελευταίες εξελίξεις στη θεωρία του δυναμού και τις πιο πρόσφατες αριθμητικές προσομοιώσεις, σχεδιασμένες είτε για να εξηγήσουν συγκεκριμένες πτυχές του προβλήματος, είτε για να αναπαράγουν τα μαγνητικά πεδία των γαλαξιών.

Ntormousi
Από την Εικόνα 1 των Martin-Alvarez et al. (2021), επάνω φαίνεται ένας γαλαξίας από κοσμολογική προσομοίωση που εφάρμοσε δύο μοντέλα για τις αρχικές συνθήκες του μαγνητικού πεδίου: πρωταρχικά ή από εκρήξεις υπερκαινοφανών (supernova-injected). Το διάγραμμα στα αριστερά δείχνει μια προσομοιωμένη παρατήρηση του γαλαξία σε οπτικά μήκη κύματος, το μεσαίο διάγραμμα δείχνει την απορρόφηση της ακτινοβολίας από τη σκόνη, και αυτό στα δεξιά την προέλευση του μαγνητικού πεδίου: πράσινο για πρωταρχικό, κόκκινο για μαγνητικά πεδία από υπερκαινοφανείς, και μπλε για το συνδυασμό τους.

Τα κύρια συμπεράσματα αυτής της ανασκόπησης είναι ότι:

  • Αντίθετα με τις θεωρητικές προβλέψεις, όλες οι ιδανικοποιημένες αριθμητικές προσομοιώσεις ως τώρα προβλέπουν μαγνητικά πεδία που τείνουν να μειώνονται σε ισχύ όσο αυξάνεται ο μαγνητικός αριθμός Reynolds του ρευστού. Αυτό το πρόβλημα παραμένει άλυτο.
  • Τα ισχυρά μαγνητικά πεδία μεγάλης κλίμακας που παρατηρούνται στους γαλαξίες μπορούν να εξηγηθούν μόνο αν ελικοειδή μαγνητικά πεδία μικρής ή μέτριας κλίμακας μπορούν να εγκαταλείψουν το γαλαξία γρήγορα (με κάποιου είδους εκροή), ή να καταστραφούν αποτελεσματικά.
  • Τα δυναμό μικρής κλίμακας είναι απαραίτητα καθ' όλη τη διάρκεια της ζωής ενός γαλαξία και πιθανώς παράγουν ισχυρά αρχικά πεδία στα πρώιμα στάδια σχηματισμού ενός γαλαξία.
  • Το περιγαλαξιακό μέσο (ΠΓΜ) μπορεί να παίξει κρίσιμο ρόλο στην αποτελεσματικότητα του δυναμό, τόσο σε μικρές όσο σε μεγάλες κλίμακες. Εκτός αυτού, η αλληλεπίδραση του γαλαξιακού δίσκου με το ΠΓΜ παρέχει πολύτιμες ενδείξεις για τη δράση του δυναμό.

Οι συγγραφείς αναμένουν ότι οι μελλοντικές έρευνες θα αντικαταστήσουν τις ιδανικοποιημένες συνοριακές συνθήκες που χρησιμοποιούνται μέχρι σήμερα στη μελέτη των γαλαξιακών δυναμό με την κοσμολογική ιστορία των γαλαξιών και την αλληλεπίδρασή τους με το ΠΓΜ.

Άρθρο: A. Brandenburg & E. Ntormousi "Galactic Dynamos", 2023, Annual Review of Astronomy and Astrophysics, Volume 61, Issue , pp. 561-606