Ако можехме да да виждаме радиовълни, може би бихме могли да видим в небето тунел от въжеподобни нишки, направени от радиовълни. Структурата е дълга около 1000 светлинни години и на около 350 светлинни години от нас.
Този тунел обяснява две от най-ярките структури в радиофона в небето.
Астрономите откриват Северната полярна шпора (North Polar Spur) и Региона на Ветрилото (Fan Region) през 60-те години на миналия век, когато започва да се развива радиоастрономията. North Polar Spur (NPS) е масивен хребет от горещ газ, който се издига над равнината на Млечния път. Излъчва рентгенови лъчи и радиовълни. В продължение на десетилетия от откриването му се води дискусия за това какво всъщност представлява и колко е далеч. Астрономите смятат, че това може да е свързано с балоните на Ферми или структура, образувана от експлозии на древни свръхнови.
Fan Region е една от най-доминиращите поляризирани радиоособености в небето. Няма единно мнение и за природата на Fan Region, като някои казват, че това е локална особеност, а други твърдят, че е от галактически мащаб.
Галактиката в радиовълни върху конвенционалния й изглед с Галактическия център в средата на изображението. Кредит: Haslam et al. (1982) with annotations by J. West.
Екип изследователи от Канада и САЩ представя доказателства в нов документ, показващ, че двете характеристики са свързани. Водещият автор е д-р Дженифър Уест (Jennifer West), научен сътрудник в Института по астрономия и астрофизика Дънлап към Университета в Торонто.
Авторите казват, че и NPS, и Fan Region са части от една и съща структура. Тя се състои от 1000 светлинни години дълги „въжета“, които сами по себе си са съставени от заредени частици и магнитно поле. Те са точно пред очите ни, но ние не можем да ги видим.
„Ако погледнем нагоре в небето“, обяснява Уест, „щяхме да видим тази структура, подобна на тунел, в почти всички посока, в които погледнем – тоест, ако имахме очи, които могат да виждат радиосветлината“.
Това изображение от изследването показва тунела на 30 GHz. Северната полярна шпора се движи нагоре и надясно, докато Районът на Ветрилото е отляво. Изображение: West et al., 2021.
„Магнитните полета не съществуват изолирано“, обяснява Уест в презсъобщение. Номерът беда разбера как са свързани тези двете. Уест смята, че нейният екип е първата група астрономи, които свързват двете структури.
Уест разказва, че мисли за двете структури в продължение на 15 години, откакто за пръв път вижда радиокартата на небето. През последните години тя изгражда компютърен модел, който показва как би изглеждало радиофона на небето от Земята, като променя формата и местоположението на дългите радио "въжета". Моделът прави възможно „изграждането“ на радиоструктурата около нас. Той й показа как ще изглежда небето през радиотелескопите. Моделът й дава нова гледна точка, която й помага да съпостави данните с наблюденията.
Една статия от 1965 г. играе роля в откритието.
„Преди няколко години един от нашите съавтори, Том Ландекер, ми разказа за статия от 1965 г. , от първите дни на радиоастрономията“, разказва Уест. „Въз основа на необработените данни, налични към този момент, авторите (Mathewson & Milne) предполагат, че тези поляризирани радиосигнали могат да възникнат от нашата гледна точка от вътрешността на локален ръкав на галактиката. Този документ ме вдъхнови да разработя тази идея и да свържа модела си с много по-добрите данни, които нашите телескопи ни дават днес.
Уест сравнява работата им с карта на Земята. Северният полюс е отгоре, разбира се, а екваторът е в средата. Но може да се начертае от различна гледна точка, което позволява компютърният модел на Уест. „Повечето астрономи гледат карта със северния полюс на Галактиката нагоре и центъра на Галактиката в средата“, обяснява тя. „Важна част, която вдъхнови тази идея, бе да се преработи картата с различна точка в средата.“
Отляво: Небето, както би изглеждало в радиополяризирани вълни. Линиите, подобни на мазките на Ван-Гог, показват ориентацията на магнитното поле. Тези радиоданни са показани проектирани така, както биха се виждали на небето, заедно с наслагвани очертания на най-ярките звезди и съзвездия и имена на съзвездия. Кредит: Dominion Radio Astrophysical Observatory/Villa Elisa telescope/ESA/Planck Collaboration/Stellarium/J. West. Вдясно: небето в същата ориентация и проекция, както може да се види с очите ни. Показани са същите най-ярки звезди и съзвездия като на предишното изображение. Кредит: Stellarium/J. West.
„Това е изключително интелигентна работа“, коментира д-р Брайън Ганслер (Bryan Gaensler), професор в Института Дънлап и автор на публикацията. „Когато Дженифър за първи път ми представи това, мислех, че е твърде „неконвенционално“, за да бъде възможно обяснение. Но в крайна сметка тя успя да ме убеди! Сега съм развълнуван да видя как реагира останалата част от астрономичната общност”.
„Магнитните полета не съществуват изолирани“, обяснява Уест. „Всички те трябва да се свържат помежду си. Така че следващата стъпка е да разберем по-добре как това локално магнитно поле се свързва както с по-мащабното галактическо магнитно поле, така и с по-малките магнитни полета на нашето Слънце и Земя.
Тази схема от изследването показва подреждането на някои от контурите, изградени върху вложени цилиндри. Схемата не е мащабна, но разположението на нишките е правилно по отношение на положението на Слънцето и една спрямо друга. Кредит: West et al. 2021 г.
Ние не можем да видим тези структури с очите си. Но знанието, че са там, разширява съзнанието.
„Мисля, че е страхотно да си представим, че тези структури са навсякъде, когато погледнем нагоре в нощното небе“, споделя Уест.
Години наред астрономите спорят за природата на North Polar Spur. Различни изследвания водят до различни изводи. Някои проучвания показват, че това е далечна структура, докато други показват, че е по-локална. Уест и нейните съавтори смятат, че техният доклад е разрешил тези противоречия.
"Ние показваме, че този модел е в съответствие с големия брой наблюдателни проучвания върху тези региони и е в състояние да разреши очевидно противоречие в литературата, което предполага, че частта с висока географска ширина на NPS е наблизо, докато частите с по-ниска ширина са по-далечни".
„Този модел има последици за разработването на холистичен модел на магнитните полета в галактиките“, пишат авторите. "Все още не разбираме напълно произхода и еволюцията на конвенционалните магнитни полета в галактиките и как се поддържат тези полета".
Моделът не отговаря идеално на наблюденията. Жълтите области показват несъответствие в поляризацията между модела и данните в това изображение от изследването. Но областите на несъответствия са предимно в краищата на NPS. Екипът смята, че някаква структура на преден план причинява известна деполяризация и казват, че моделът все още в голяма степен се съгласува с данните. Кредит: West et al. 2021 г.
Екипът се надява по-доброто разбиране на структури като тунела ще доведе до по-добро разбиране на по-отдалечените магнитни структури. Съществуват нишки, много по-обширни от тези, както и мехури и супермехури. Астрономите са ги наблюдавали в по-отдалечени райони на Млечния път.
Илюстрирана карта на галактиката Млечен път, показана с позицията и размера на предложените нишки. Вложката показва по-подробен изглед на локалната среда и позицията на локалния балон и различни близки облаци прах. Кредит: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt/SSC/Caltech with annotations by Jennifer West
Но изучаването на тези по-далечни характеристики е трудно. „В момента ни липсва резолюция и чувствителност, за да видим това ниво на структури на много места, с изключение на локалната среда и евентуално в ръкава на Персей“, заключава екипът.
J. L. West et al, A Unified Model for the Fan Region and the North Polar Spur: A bundle of filaments in the Local Galaxy. arXiv:2109.14720v1 [astro-ph.GA], arxiv.org/abs/2109.14720
A Magnetic Tunnel Surrounds the Earth, Universe Today
