これが天の川の磁場です

Send

天の川銀河には独自の磁場があります。地球に比べて非常に弱いです。実際、何千倍も弱いです。しかし、天文学者はそれが星の形成、宇宙線、および他の多くの天体物理学のプロセスについて私たちに何を教えてくれるのかについて、それについてもっと知りたいと思っています。

オーストラリアのカーティン大学の天文学者のチームとCSIRO（Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization）は、天の川の磁場を研究しており、3Dでの天の川の磁場の測定の最も包括的なカタログを公開しています。

この論文のタイトルは、「LOFARを使用したパルサーに向けた低周波ファラデー回転測定：3D銀河ハロー磁場の調査」です。これは、2019年4月の王立天文学会の月刊通知に掲載されました。主執筆者は、カーティン大学の大学助手であるシャーロットソベイ博士です。チームには、カナダ、ヨーロッパ、南アフリカの科学者が含まれています。

チームは、LOFAR、またはヨーロッパの電波望遠鏡であるLow-Frequency Arrayを使用しました。 LOFARは250 MHz未満の無線周波数で動作し、オランダを中核として、ヨーロッパの1500 km地域に広がる多くのアンテナで構成されています。

チームは、磁場の強さとパルサーへの方向性について、これまでで最大のカタログを作成しました。そのデータを手に入れて、彼らは銀河の平面からの距離とともに、銀河の減少している場の強さを推定することができました。

プレスリリースで主執筆者のSobeyは次のように述べています。「パルサーを使用して、銀河の磁場を3Dで効率的に調査しました。パルサーは天の川全体に分布しており、銀河に介在する物質が電波の放射に影響を与えています。」

パルサーと私たちの間の銀河内の自由電子と磁場は、パルサーによって放出される電波に影響を与えます。ソベイ博士とのメールインタビューで彼女は私たちに言った、「これらの効果はパルサーの信号を研究するために修正する必要がありますが、他の方法では得ることができない私たちの銀河に関する情報を提供するのに本当に役立ちます。」

パルサーの電波は銀河を通過するため、自由電子が介在するため、分散と呼ばれる影響を受けます。つまり、高周波の電波は低周波の電波よりも早く到達します。 LOFARからのデータにより、天文学者は「分散測定」またはDMと呼ばれるこの違いを測定できます。 DMは、私たちとパルサーの間にある自由電子の数を天文学者に伝えます。 DMが高い場合は、パルサーが遠いか、星間媒質が高密度であることを意味します。

これは、天の川の磁場を測定する際の要因の1つにすぎません。もう1つは、星間物質の電子密度と磁場です。

パルサー放射は偏光されていることが多く、偏光された光が磁場のあるプラズマを通過すると、回転面が回転します。それは、ファラデー回転またはファラデー効果と呼ばれています。電波望遠鏡はその回転を測定できます。これはファラデー回転測定（RM）と呼ばれます。ソベイ博士によると、「これは、自由電子の数と、視線に平行な磁場の強さ、および正味の方向を示しています。絶対RMが大きいほど、距離が大きくなるか、銀河の面に向かうため、より多くの電子や電界強度が得られます。」

そのデータを手に入れて、次に、研究者は回転測度を分散測度で割ることにより、カタログ内の各パルサーに向かう天の川の平均磁場強度を推定しました。そして、それが彼らが地図を作成した方法です。各単一パルサー測定値は、マップ上の1つのポイントです。 Sobey博士がSpace Magazineに語ったように、「多数のパルサー（距離の測定値または推定値）のこれらの測定値を取得すると、銀河の電子密度と磁場の構造のマップを3Dで再構築できます。」

では、3Dで天の川の磁気構造のマップを作成すると、どのようなメリットがありますか？

銀河の磁場は、さまざまな強度と距離のスケールにわたって、あらゆる種類の天体物理学のプロセスに影響を与えます。

磁場は宇宙線がたどる経路を形成します。したがって、天文学者が活動銀河核（AGN）のように宇宙線の遠い線源を研究しているとき、磁場の強さを知ることは彼らが研究の目的を理解するのに役立ちます。

銀河の磁場も星の形成に関与しています。効果は完全には解明されていませんが、磁場の強さが分子雲に影響を与える可能性があります。 SobeyはUTに、「パーセルのオーダーで）より小さなスケールでは、磁場が星形成に役割を果たし、分子雲の磁場が弱すぎたり強すぎたりすると、雲が星系に崩壊するのを阻害する可能性があります。」

この新しいカタログは、北の空の137のパルサーの観測に基づいています。著者は、彼らのカタログは「平均して既存のRM測定の精度を20倍向上させる」と述べています。また、「全体として、初期の低周波カタログは銀河系磁場の3D構造に関する貴重な情報を提供します。」

しかし、ソベイ博士はまだ天の川の磁場強度のマッピングを終えていません。彼女は現在、オーストラリアのマーチソンワイドフィールドアレイを使用して、南の空の磁場をマッピングしています。そして、これらのマッピングの取り組みはどちらも、より良いものにつながっています。

世界最大の電波望遠鏡は現在計画段階にあります。これは平方キロメートルアレイ（SKA）と呼ばれ、オーストラリアと南アフリカの両方で構築されます。受信ステーションは、中心のコアから3,000キロメートル（1900マイル）まで伸びます。その巨大なサイズとレシーバー間の距離により、天文学のすべてにおいて最高の解像度の画像が得られます。

CSIROブログの投稿で、ソベイ博士は次のように述べています。「将来の私の仕事は、現在計画段階の最終段階に入っているSKA望遠鏡で科学を行うことに向けて構築することに焦点を当てます。 SKA科学の長期的な目標の1つは、私たちの銀河の構造に（私たちがその中にいるため難しい！）詳細な地図を作成することを含め、私たちの銀河の理解に革命を起こすことです。

天の川の磁場には隠れ場所がありません。