Astronomom się udało. Stworzyli mapę pola magnetycznego gromady galaktyk Abel 2255.
Czekaj, nie 2025. Abel 2255.
To brzmi jak literówka, ale to prawda: gigantyczna gromada galaktyk oddalona o około miliard lat świetlnych. I po raz pierwszy w historii mamy rekonstrukcję jego pola magnetycznego – od samego środka aż po krawędzie.
Instrumentem, który to umożliwił, było LOFAR (Low Frequency Array), obserwatorium radiowe z siedzibą w Europie. To ona dokonała najgłębszych jak dotąd obserwacji Wszechświata właśnie w tym konkretnym celu.
Jak fale radiowe odkrywają ukryte struktury magnetyczne
Pola magnetycznego nie można zobaczyć gołym okiem. Ale widać, co robią.
W gromadzie Abel 2255 elektrony pędzą z prędkością bliską prędkości światła. Te relatywistyczne cząstki oddziałują z polem magnetycznym gromady. Ta interakcja tworzy ogromne, cienkie chmury emisji radiowej. Przypomina to wirowanie cząstek pyłu w promieniu słońca w powietrzu, co pozwala nam zrozumieć kierunek prądów powietrza.
W projekcie LOFAR Galaxy Cluster Ultra-Deep Fields wykorzystano 224 godziny obserwacji. To prawie cały dzień spędzony na patrzeniu w tę samą część nieba. Zebrane przez nich informacje były tak bogate, że ujawniły, że pole magnetyczne to nie tylko hałas. Jest uporządkowany i zorganizowany.
„Uzyskanie bardzo czułych obrazów… ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia, w jaki sposób przyspieszane są elektrony… i jak wzmacniane są pola magnetyczne” wyjaśniła liderka zespołu Andrea Botton z Włoskiego Narodowego Instytutu Astrofizyki.
Sygnał jest wyjątkowo słaby. Wykrywanie elektronów poruszających się w słabych polach jest niezwykle trudne. Ale Botton i jego zespół nie tylko zbierali dane. Zastosowali do nich nową metodę analizy. Nowy sposób widzenia.
Dlaczego orientacja jest ważna przy tworzeniu się gromad galaktyk
Co więc znaleźli?
Linie pola magnetycznego nie są przypadkowe. Odzwierciedlają ruch gazu. Gaz, który przemieszczał się podczas formowania się gromady.
Pomyśl o gromadzie jak o kosmicznym rzeźbiarzu. Gdy gaz napływa, rozciąga i ściska pola magnetyczne, rzeźbiąc je w określone kształty.
W niektórych obszarach linie pola rozciągają się promieniowo, podążając za długimi ogonami emisji radiowej, niczym szprychy koła.
W innych obszarach zdominowanych przez fale uderzeniowe? Linie są zorientowane stycznie, prostopadle do przepływu.
Spójność linii pola magnetycznego wskazuje, że morfologia jest ściśle powiązana z dynamiką gazu… gdzie może on być „rozciągany lub ściskany”.
To jest ważne. Ponieważ dostarcza pierwszego bezpośredniego dowodu obserwacyjnego łączącego te dwa masywne zjawiska. Rozwój największych struktur we Wszechświecie – samych gromad – i wzmocnienie ich pól magnetycznych.
Są połączone. Nie można sobie wyobrazić jednego bez równoległego formowania się drugiego.
Gdzie dalej wskazują linie pola?
To nie jest tylko geometria akademicka. Chodzi o to, jak Wszechświat buduje swój szkielet.
Galaktyki łączą się w gromady. Gaz gromadzi się. Największe konstrukcje rosną. Gdzieś w tej gwałtownej energii w strukturę przestrzeni wplecione jest pole magnetyczne.
Badanie sugeruje, że mechanizm wyzwalający te gigantyczne emisje radiowe jest powiązany z samym procesem tworzenia się klastrów. To nie jest produkt uboczny. To jest część silnika.
Przez lata patrzyliśmy na fale radiowe jako na statyczny szum tła. Lub jeśli chodzi o izolowane źródła. Ale ta mapa zmienia kontekst. Pole jest dynamiczne. Reaguje. Pamięta ruch, który go stworzył.
Zespół Bottona pokazał nam, że jeśli przyjrzysz się wystarczająco uważnie, Wszechświat odkryje swoje okablowanie.
Ale to rodzi więcej pytań niż odpowiedzi. Jakie inne klastry skrywają podobne tajemnice? Czy te promieniste wzory są uniwersalne czy unikalne dla Abla 2255? I jak ta architektura magnetyczna wpływa na powstawanie gwiazd w samych galaktykach?
Mapa została sporządzona. Pole zostało prześledzone. Jednak historia tego, jak te gigantyczne struktury faktycznie rosną, wciąż jest pisana, linia po linii magnetycznej.
