Galaksi lingkaran mempunyai medan magnet telah terkenal selama lebih dari setengah abad (dan ramalan bahawa mereka mesti wujud sebelum penemuan sebelum beberapa tahun), dan medan magnet beberapa galaksi telah dipetakan dengan terperinci.
Tetapi bagaimana medan magnet ini mempunyai ciri-ciri yang kita amati? Dan bagaimana mereka berterusan?
Makalah terbaru oleh ahli astronomi Inggeris Stas Shabala, James Mead, dan Paul Alexander mungkin mengandungi jawapan kepada soalan-soalan ini, dengan empat proses fizikal memainkan peranan penting: memasukkan gas sejuk ke dalam cakera, maklum balas supernova (kedua-duanya meningkatkan pergolakan magnetohidrodinamik), pembentukan bintang (ini mengeluarkan gas dan oleh itu tenaga bergelora dari gas sejuk), dan putaran galaksi berbeza (ini secara berterusan memindahkan tenaga medan dari medan rawak tidak koheren ke medan teratur). Walau bagaimanapun, sekurang-kurangnya satu proses utama lain diperlukan, kerana model para astronom tidak sesuai dengan medan galaksi lingkaran besar yang diperhatikan.
“Pelepasan sinkron elektron elektron bertenaga tinggi dalam medium antar bintang (ISM) menunjukkan adanya medan magnet di galaksi. Langkah putaran (RM) sumber terpolarisasi latar belakang menunjukkan dua jenis bidang: medan rawak, yang tidak koheren pada skala yang lebih besar daripada turbulensi ISM; dan bidang yang dipintal spiral yang memperlihatkan koherensi berskala besar, ”tulis penulis. "Untuk galaksi khas medan ini memiliki kekuatan beberapa μG. Dalam galaksi seperti M51, medan magnet koheren diperhatikan berkaitan dengan lengan lingkaran optik. Bidang seperti itu penting dalam pembentukan bintang dan fisika sinar kosmik, dan juga dapat mempengaruhi evolusi galaksi, namun, walaupun pentingnya, persoalan mengenai asal usul, evolusi dan strukturnya masih belum dapat diselesaikan. ”
Bidang dalam astrofizik ini membuat kemajuan yang pesat, dengan pemahaman tentang bagaimana medan rawak dihasilkan telah menjadi cukup mapan hanya dalam dekad terakhir atau lebih (ia dihasilkan oleh pergolakan di ISM, dimodelkan sebagai magnetohidrodinamik fasa tunggal (MHD) cecair, di mana garis medan magnet dibekukan). Sebaliknya, pengeluaran medan berskala besar dengan penggulungan medan rawak menjadi lingkaran, dengan putaran pembezaan (dinamo), telah diketahui lebih lama.
Perincian bagaimana medan teratur dalam spiral terbentuk ketika galaksi-galaksi itu sendiri terbentuk - dalam beberapa ratus juta tahun sejak pemisahan jirim dan radiasi baryonik (yang menimbulkan latar belakang gelombang mikro kosmik yang kita lihat hari ini) - menjadi jelas, walaupun diuji hipotesis ini belum dapat dilakukan, secara pemerhatian (sangat sedikit galaksi pergeseran merah tinggi yang telah dikaji dalam tempoh optik dan NIR, apatah lagi medan magnet mereka dipetakan secara terperinci).
"Kami menyampaikan percubaan pertama (untuk pengetahuan kami) untuk memasukkan medan magnet dalam model pembentukan dan evolusi galaksi yang konsisten. Sejumlah sifat galaksi diramalkan, dan kami membandingkannya dengan data yang ada, ”kata Shabala, Mead, dan Alexander. Mereka mulai dengan model pembentukan dan evolusi galaksi analitik, yang "menelusuri penyejukan gas, pembentukan bintang, dan berbagai proses maklum balas dalam konteks kosmologi. Model ini secara bersamaan menghasilkan semula sifat galaksi tempatan, sejarah pembentukan bintang di Alam Semesta, evolusi fungsi massa bintang hingga z ~ 1.5, dan penumpukan galaksi besar-besaran awal. " Inti model adalah tenaga kinetik bergolak ISM dan tenaga medan magnet rawak: keduanya menjadi sama pada skala masa yang seketika pada skala waktu kosmologi.
Oleh itu, pemacu adalah proses fizikal yang menyuntikkan tenaga ke dalam ISM, dan yang mengeluarkan tenaga darinya.
"Salah satu sumber suntikan tenaga yang paling penting ke dalam ISM adalah supernova," tulis penulis. "Pembentukan bintang menghilangkan tenaga bergelora," seperti yang anda harapkan, dan gas "yang timbul dari bahan gelap halo menyimpan potensi tenaga dalam turbulensi." Dalam model mereka hanya ada empat parameter bebas - tiga menggambarkan kecekapan proses yang menambah atau menghilangkan pergolakan dari ISM, dan satu seberapa cepat medan magnet yang dipesan timbul dari yang rawak.
Adakah Shabala, Mead, dan Alexander teruja dengan hasilnya? Anda menjadi hakim: "Dua sampel tempatan digunakan untuk menguji model. Model ini menghasilkan kekuatan medan magnet dan kecerahan radio dengan baik dalam pelbagai galaksi jisim rendah dan menengah. "
Dan apa yang mereka fikir diperlukan untuk menjelaskan pemerhatian astronomi terperinci mengenai galaksi spiral berjisim tinggi? "Penyertaan pelepasan gas oleh AGN yang kuat diperlukan untuk menghentikan penyejukan gas."
Sudah tentu generasi teleskop radio berikutnya - EVLA, SKA, dan LOFAR - akan mengarahkan semua model medan magnet dalam galaksi (bukan hanya lingkaran) kepada ujian yang lebih ketat (dan bahkan memungkinkan hipotesis mengenai pembentukan medan tersebut, lebih 10 bilion tahun yang lalu, untuk diuji).
Sumber: Medan magnet di galaksi: I. Cakera radio di galaksi jenis lewat tempatan
