Η "SOFIA" της NASA αποκαλύπτει τα μαγνητικά πεδία των γαλαξιών

Τα μαγνητικά πεδία είναι δύσκολο να ανιχνευθούν. Για δεκαετίες, οι αστρονόμοι έχουν μελετήσει τους παράγοντες που διαμορφώνουν το εσωτερικό των γαλαξιών - βαρύτητα, κινητική ενέργεια, αστρική ακτινοβολία, πίεση αερίου - αλλά τα μαγνητικά πεδία παραμένουν σχεδόν άγνωστα. Τα μαγνητικά πεδία είναι ένας θεμελιώδης παράγοντας στην εξέλιξη κάθε γαλαξία: κατευθύνουν το διαστρικό αέριο προς την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στο κέντρο του, ρυθμίζουν το ρυθμό με τον οποίο σχηματίζονται νέα αστέρια, επηρεάζουν το σχηματισμό μοριακών νεφών αερίου, και επηρεάζουν ακόμη και τις κινήσεις των δίσκων στους σπειροειδείς γαλαξίες. Οι γραμμές του μαγνητικού πεδίου διαπερνούν τον χώρο ανάμεσα στα αστέρια και τα νέφη αερίου που αποτελούν τους γαλαξίες, δεν εκπέμπουν όμως φως από μόνες τους, κι έτσι τα μαγνητικά πεδία είναι δύσκολο να χαρτογραφηθούν.

Όπως τα πυκνά σύννεφα στην ατμόσφαιρα της Γης που φέρνουν βροχή, έτσι και τα πυκνά διαστρικά μοριακά νέφη σχηματίζουν αστέρια. Τα μαγνητικά πεδία ενισχύονται μέσα σε αυτά τα πυκνά σύννεφα όπου σχηματίζονται τα αστέρια, και τα οποία τα οπτικά τηλεσκόπια (όπως το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble) δεν μπορούν να διαπεράσουν. Έτσι οι αστρονόμοι πρέπει να χρησιμοποιούν εξειδικευμένα τηλεσκόπια και όργανα για να ανιχνεύσουν τα μαγνητικά πεδία.

Ένα από αυτά τα όργανα είναι η υψηλής ανάλυσης πολωσιμετρική κάμερα (HAWC+) στο Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA), το ιπτάμενο παρατηρητήριο της NASA. Η ευαισθησία του στην μακρινή υπέρυθρη περιοχή του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος επιτρέπει στο HAWC+ να παρατηρεί τις επιδράσεις των μαγνητικών πεδίων βαθιά στα ψυχρά, σκοτεινά μοριακά νέφη. Το HAWC+ παρατήρησε το πολωμένο φως που εκπέμπεται στο μακρινό υπέρυθρο από μαγνητικά ευθυγραμμισμένους κόκκους σκόνης.

Μια διεθνής ομάδα επιστημόνων, μεταξύ των οποίων και ο καθηγητής και μέλος του ΙΑ-ΙΤΕ Κωνσταντίνος Τάσσης, που εργάζεται σε ένα έργο που ονομάζεται SALSA (Survey on extragALactic magnetiSm with SOFIA) χρησιμοποίησε το HAWC+ για να παρατηρήσει 15 γαλαξίες στη γειτονιά του δικού μας Γαλαξία. Χαρτογράφησαν τα μαγνητικά πεδία του μακρινού υπέρυθρου και συνέκριναν τις δομές τους με αυτές που ελήφθησαν στα ραδιοφωνικά κύματα με το Very Large Array στο Νέο Μεξικό και το τηλεσκόπιο Effelsberg στη Γερμανία, τα οποία είναι και τα δύο ευαίσθητα στο λιγότερο πυκνό αέριο των γαλαξιών.

Το SALSA διαπιστώνει ότι τα μαγνητικά πεδία στα τυρβώδη, πυκνά νέφη αερίου που σχηματίζουν αστέρια είναι πιο χαοτικά και έχουν πιο ακανόνιστη μορφολογία από εκείνα στο διάχυτο διαστρικό αέριο που εντοπίζετε από ραδιοτηλεσκόπια. Διαφορετικές φασματικές περιοχές (μακρινό υπέρυθρο, ραδιοφωνικά κύματα) αποκαλύπτουν διαφορετικά στρώματα της δομής των μαγνητικών πεδίων. Οι υψηλής ευκρίνειας, παρατηρήσεις πόλωσης γαλαξιών στο μακρινό υπέρυθρο, όπως αυτές που παρέχονται από το SOFIA/HAWC+ μέχρι την τελευταία πτήση του τον Σεπτέμβριο του 2022, είναι ζωτικής σημασίας για την κατανόηση του ρόλου των μαγνητικών πεδίων στην εξέλιξη του Σύμπαντος.

Άρθρο: Borlaff et al. "Extragalactic magnetism with SOFIA (SALSA Legacy Program) -- V: First results on the magnetic field orientation of galaxies", The Astrophysical Journal (2023 in press)