دانشمندان تصویر میدان مغناطیسی عظیم یک کهکشان مارپیچی را ثبت کردند

دانشمندان تصویر میدان مغناطیسی عظیم یک کهکشان مارپیچی را ثبت کردند

به تازگی دانشمندان موفق به ثبت تصویر حیرت‌انگیزی از یک کهکشان مارپیچی شده‌اند که با آنچه انتظارش را داریم، فوق‌العاده متفاوت بوده و دید جدیدی از این اجرام آسمانی به ما می‌دهد.

در نگاه اول، یک کهکشان مارپیچی شبیه به دیسکی می‌ماند که در داخل آن گازهای کیهانی به همراه ستاره‌ها و سایر اجرام آسمانی در بازوهای این مارپیچ قرار گرفته‌اند. با این حال، تصویری که به تازگی از میدان مغناطیسی یک مورد از این کهکشان‌ها به ثبت رسیده، نشان می‌دهد که پدیده مورد نظر تا چه حد می‌تواند شگفت‌انگیز باشد.

کهکشان محل زندگی ما، یعنی راه شیری هم از نوع کهکشان‌های مارپیچی بوده و می‌دانیم که این مجموعه‌های عظیم از اجرام آسمانی، همانند یک بشقاب یا دیسک هستند و در قسمت‌های مختلف آن‌ها، تعداد فوق‌العاده زیادی ستاره قرار گرفته است. با این حال، عکس شگفت‌انگیزی که به تازگی در دنیای ستاره شناسی خبرساز شده، به ما نشان می‌دهد که کهکشان‌های مورد نظر بسیار بیشتر از آنچه دیده می‌شوند، هستند.

تصویر کهکشان مارپیچی اخیر

این عکس مربوط به کهکشان مارپیچی “NGC 4217” بوده و گفته شده که فاصله آن از کهکشان محل زندگی ما ۶۷ میلیون سال نوری است؛ در این تصویر NGC 4217 از سمت لبه دیده می‌شود و به علاوه روشنایی ناشی از ستاره‌های موجود، دانشمندان توانسته‌اند شماتیکی از میدان مغناطیسی فوق‌العاده عظیم و گسترده کهکشان مورد نظر را هم در این عکس به ما نشان دهند.

بررسی‌ها نشان داده که این میدان مغناطیسی چیزی در حدود ۲۳ هزار سال نوری در فضا گسترش یافته و از آنجایی که دانشمندان در حال حاضر اطلاعات چندانی در مورد نحوه شکل‌گیری میدان مغناطیسی کهکشان‌ها و وضعیت کلی این میدان‌ها ندارند، انتظار می‌رود که تصویر اخیر بتواند پرده از اسرار زیادی در این زمینه بردارد.

یلنا استین (Yelena Stein)، ستاره شناس و فیزیکدان می‌گوید که کهکشان مارپیچی NGC 4217 برای جامعه علمی بسیار پراهمیت بوده و می‌توان نقشه ثبت شده از میدان مغناطیسی آن را با کهکشان راه شیری مطابقت داد. استین می‌گوید که به هنگام تصور کهکشان‌ها، کمتر کسی به عظمت میدان مغناطیسی این مجموعه‌ها فکر می‌کند و با در نظر گرفتن این موضوع می‌توان گفت که میدان مورد نظر فضای فوق‌العاده بزرگی را فراتر از خود کهکشان اشغال می‌کند.

تقریبا تمامی مخاطبان اطلاعاتی در مورد بحث میدان مغناطیسی دارند؛ به صورت کلی، چنین میدان‌هایی می‌توانند روی ذراتی که به مغناطیس حساس هستند، نیرو اعمال کنند و کمتر کسی در طول زندگی‌اش آهن‌ربا یا وسیله مشابهی برای تولید میدان مغناطیسی ندیده است. علاوه بر مواد تولید کننده این میدان‌ها، مغناطیس را می‌توان از طریق جریان الکتریسیته هم برقرار کرد و بسیاری از قدرتمندترین آهنرباهای مورد استفاده در سراسر جهان از چنین روشی برای تولید میدان خود استفاده می‌کنند.

تشخیص میدان‌های مغناطیسی

با اینکه چشمان ما قادر به دیدن شارهای میدان مغناطیسی نیست و نیرویی که یک آهنربا اعمال می‌کند، توسط ما دیده نمی‌شود، نمی‌توان گفت که این میدان‌ها غیر قابل ردیابی هستند؛ ستاره شناسان روشی هوشمندانه برای تشخیص میدان مغناطیسی کهکشان‌ها دارند و گفته شده که با بررسی تشعشعات کیهانی کهکشان‌های دوردست می‌توان این میدان‌ها را تشخیص داد.

تشعشعات مورد نظر از ذرات زیراتمی تشکیل شده‌اند که با سرعتی بسیار بالا، در فضا حرکت می‌کنند. حال وقتی که الکترون‌های درون تشعشعات کیهانی در قسمت جلویی شوک بقایای ابرنواخترها سرعت می‌گیرند، تقریبا می‌توان گفت که سرعت ذرات زیر اتمی مورد نظر به نور نزدیک می‌شود. الکترون‌های مورد نظر وقتی در میدان مغناطیسی قرار می‌گیرند، امواج رادیویی به نام «انتشار سنکروترون» (synchrotron emission) را در رنج گسترده‌ای از طول موج‌ها تولید می‌کنند. در واقع می‌توان گفت که سنکروترون نوعی شتاب دهنده طبیعی به الکترون‌ها است.

دانشمندان هم می‌توانند به لطف پدیده انتشار سنکروترون، جزئیات میدان مغناطیسی کهکشان‌ها را تشخیص داده و با ردیابی امواج منتشر شده از طریق شتاب یافتن الکترون‌ها، ابعاد این میدان‌ها را مشخص کنند. البته برای تعیین جزئیات میدان‌ها تنها تشخیص قدرت انتشار سنکروترونی کافی نبوده و دانشمندان پولاریزاسیون یا نحوه چرخش امواج رادیویی دریافتی از زمین را هم در نظر می‌گیرند تا جهت خطوط میدان مغناطیسی را تعیین کنند.

کهکشان مارپیچی NGC 4217

دقیقا با تکنیک‌های مربوط به انتشار سنکروترونی بوده که استین و تیمش توانستند میدان مغناطیسی کهکشان مارپیچی NGC 4217 را به کمک دو رصدخانه رادیویی عظیم و قدرتمند در آمریکا و هلند، تشخیص دهند. آنچه در ادامه می‌بینید هم تصویر کامل خطوط میدان مغناطیسی مورد نظر است:

همان‌طور که می‌بینیم، خطوط میدان همانند حرف انگلیسی ایکس در اطراف کهکشان مارپیچی مورد نظر قرار گرفته‌اند و گفته شده که قدرت این میدان هم چندان زیاد نیست. با این حال می‌بینیم که ابعاد میدان فوق‌العاده بزرگ بوده و از دو طرف کهکشان تا فاصله ۲۲.۵ هزار سال نوری گسترش یافته است. البته چنین مسئله‌ای کاملا عادی بوده و کهکشان‌های مارپیچی زیادی که معمولا مشغول تولید ستاره هستند، با چنین مشخصات مغناطیسی رصد شده‌اند.

ستاره شناس رینر بک (Rainer Beck) از موسسه مکس پلانک آلمان در این رابطه می‌گوید که بررسی هر کهکشان به کمک تجهیزات اندازه‌گیری پولاریزاسیون رادیویی همیشه نتایج غیر منتظره و شگفت‌انگیزی را به همراه دارد؛ به عنوان مثال انتظار آن نمی‌رفت که کهکشان مارپیچی NGC 4217 حباب‌های گازی مغناطیسی عظیمی را در اطراف خود داشته و میدان مغناطیسی آن هم به شکلی مارپیچ باشد.

شگفتی‌ها

به علاوه تمامی نکات شگفت‌انگیز کشف شده در مورد کهکشان مارپیچی NGC 4217، دانشمندان حلقه‌های عظیمی را هم در خطوط میدان مغناطیسی رصد شده کشف کردند؛ چنین پدیده‌ای فوق‌العاده عجیب بوده و همان‌طور که استین می‌گوید، تاکنون پدیده مشابهی با آنچه در این کهکشان دیده شد، به ثبت نرسیده است.

استین معتقد است که به احتمال قوی فرآیند شکل‌گیری ستاره‌های جوان و پروسه تولید ستاره‌ها باعث بروز چنین پدیده‌ای شده، چرا که در این پروسه مواد کیهانی به بیرون پرتاب می‌شوند.

همان‌طور که اشاره شد، اطلاعات بسیار محدودی در مورد میدان مغناطیسی کهکشان‌ها در دست است، اما بسیاری از دانشمندان اعلام کرده‌اند که چنین میدان‌هایی در اجرام آسمانی گوناگون و همچنین مجموعه اجرامی مانند یک کهکشان مارپیچی از طریق پدیده دینامو (dynamo) شکل می‌گیرند.

دینامو مایعی بوده که توانایی انتقال جریان الکتریسیته را داشته و با چرخش خود و فرآیند همرفتی ایجاد شده، انرژی جنبشی را به انرژی مغناطیسی تبدیل می‌کند. در جرم آسمانی همانند زمین، این مایع آهن مذابی بوده که در لایه بیرونی هسته سیاره قرار گرفته است.

همچنین بخوانید:

کشف تعداد زیادی از ساختارهای عجیب و عظیم در اطراف هسته زمین

در خورشید مایع دینامو پلاسما بوده و تصور می‌شود که کهکشان‌های مارپیچ هم توسط پلاسما دینامو لازم برای تولید میدان مغناطیسی را در اختیار می‌گیرند. البته بررسی‌های دقیق‌تر و رصد جزئیات فرآیندهای به وجود آورنده آنچه اطراف کهکشان مارپیچی NGC 4217 دیده شده، می‌تواند به درک بهتر پلاسمای کهکشانی مورد نظر کمک کرده و نادانسته‌های ما در مورد این موضوع مهم را روشن کند.

مقاله تیم استین در ژورنال “Astronomy & Astrophysics” منتشر شده است.

-: گجت نیوز