Max Planck Institutの科学者と電波天文学者の国際チームが銀河の磁場の驚くほど詳細な新しいマップを作ってくれたことに感謝します！このユニークな全天地図は、以前の地図を上回っており、これまでに見られたものを超えて、天の川の磁場構造への洞察を与えています。これは何がそんなに特別なの？これは、特定の視線に沿って機能するコンセプトである、ファラデー深度と呼ばれる品質を示しています。マップを構築するために、データは、新しい画像再構成手法から収集された41,000の測定値から統合されました。銀河系の主要な構造だけでなく、銀河ガスの乱流のようなあまり明白でない特徴も見ることができます。
それでは、この種の新しいマップはどういう意味ですか？すべての銀河は磁場を持っていますが、その起源は謎です。現時点では、機械エネルギーが磁気エネルギーに変換されるダイナモプロセスが原因で発生すると推測できます。このタイプの作成は完全に正常であり、地球、太陽、さらには手回し式のラジオのような小規模なスケールでも発生します-またはファラデー懐中電灯！磁場構造が天の川のどこに発生するかを示すことで、銀河ダイナモをよりよく理解することができます。
この1世紀半の間、私たちはファラデー回転について知っており、科学者はそれを使って宇宙磁場を測定しています。この作用は、偏光が磁化媒体を通過し、偏光面が回転するときに発生します。回転の量は、磁場の強さと方向に依存します。回転を観察することにより、介在する磁場の特性をさらに理解できます。電波天文学者が銀河を通過する遠方の電波源からの偏光を集めて調べます。ファラデー効果は、さまざまな周波数での光源の偏波を測定することで判断できます。ただし、これらの測定値からわかるのは、天の川を通る1つのパスだけです。全体を見るには、可視の空に散在する光源の数を知る必要があります。ここで、国際的な電波天文学者グループが重要な役割を果たしました。彼らは、26の異なるプロジェクトからのデータを証明しました。これにより、合計で41,300個のピンポイントソースが得られました。これは、1平方度の空あたり平均で約1つの無線ソースです。
情報は豊富に聞こえますが、それでもまだ十分ではありません。特に南の空には、わずかな測定値しか存在しない広大なエリアがあります。このデータの欠如のため、既存のデータポイント間を補間する必要があり、それによって独自の問題が発生します。まず、精度が異なり、より正確な測定が役立つはずです。また、天文学者は単一の測定がどれほど信頼できるかについて正確に確信がありません–彼らは彼らが持っているどんな情報に基づいて彼らの最良の推測をしなければなりません。それでも、他の問題が存在します。プロセスの複雑な性質により、測定の不確実性があります。小さなエラーは10倍に増える可能性があり、修正しなければマップを複雑にする可能性があります。これらの問題を解決するために、MPAの科学者は、「拡張クリティカルフィルター」と呼ばれる画像キャプチャ用の新しいアルゴリズムを開発しました。その作成では、チームは情報分野理論と呼ばれる新しい分野によって提供されるツールを利用します。これは、論理的手法と統計的手法を適用分野にブレンドし、不正確な情報に対して積み重ねる強力なツールです。この新しい研究は、代替科学分野の他の画像処理および信号処理施設にも適用できるため、刺激的です。
「詳細なファラデー深度マップ（図1）に加えて、アルゴリズムは不確実性のマップを提供します（図2）。特に銀河円盤と南天極周辺の観測が不十分な領域（右下の四分円）では、不確実性が大幅に大きくなります。」チームは言います。 「銀河磁場の構造をより強調するために、図3（上）では、銀河円盤の効果が取り除かれ、銀河円盤の上下の弱い特徴がよりはっきりと見えるようになっています。これは、画像の中央にある私たちの天の川のガス円盤の目立つ水平帯だけでなく、磁場の方向が円盤の上下で逆になっているように見えることも明らかにします。画像の左側と右側の間でも、天の川の中心の一方の側からもう一方の方向へ、同様の方向転換が起こります。」
良いニュースは、銀河ダイナモ理論がその場にあるようだということです。それは対称的な構造を予測しており、新しい地図はそれを反映しています。この投影図では、磁場は銀河円盤の平面に平行にらせん状に並んでいます。この方向は円盤の上下で反対であり、ファラデー地図で観測された対称性は銀河円盤内の私たちの位置から生じます。ここでは、乱流の動的な天の川のガス構造と結びついた大小の構造が見られます。この新しいマップアルゴリズムにも優れた副次効果があります。これらの構造のサイズ分布を特徴付けます。大きいものは小さいものより決定的であり、乱流システムでは通常です。次に、このスペクトルをダイナミクスのコンピューターモデルと積み重ねて、銀河ダイナモモデルの複雑なテストを可能にします。
この信じられないほどの新しい地図は、天文学における単なる別の美しい顔以上のものです。銀河系外の磁場に関する情報を提供することで、LOFAR、eVLA、ASKAP、Meerkat、SKAなどの電波望遠鏡プロジェクトを新たな高みに引き上げることができます。これにより、ファラデースカイがさらに更新され、銀河系磁場の起源の謎が明らかになります。
元のストーリー出典：天体物理学ニュースリリースのMax Planck Institut。さらに読むために：銀河のファラデーの空の改善された地図」。こちらから地図をダウンロードしてください。
