กาแลคซีกังหันมีรูปร่างอย่างไร

Send

กาแลคซีกังหันเป็นรูปแบบที่โดดเด่น พวกเขาใช้ในโลโก้ผลิตภัณฑ์และสถานที่อื่น ๆ ทุกประเภท เรายังมีชีวิตอยู่ในที่เดียว และถึงแม้ว่ามันอาจดูชัดเจนว่าพวกเขามีรูปร่างอย่างไรโดยการหมุนนั่นไม่ใช่กรณี

นักวิทยาศาสตร์ยังคงงงงวยกับกาแลคซีหมุนวนและวิธีที่พวกเขาได้รูปร่างของมันด้วยแขนที่สง่างามที่เต็มไปด้วยดาว นักดาราศาสตร์ที่ทำงานร่วมกับ SOFIA ซึ่งเป็น Stratospheric Observatory สำหรับดาราศาสตร์อินฟราเรดกำลังศึกษาว่าสนามแม่เหล็กบทบาทมีบทบาทอย่างไรโดยการสังเกตกาแลคซีกังหันที่ไม่ใช่ของเราเอง เมื่อเร็ว ๆ นี้นักวิทยาศาสตร์ของโซเฟียทำการสำรวจกาแลคซี M77 ซึ่งรู้จักกันในนาม NGC 1068 และนำเสนอผลการศึกษาใหม่

การศึกษาใหม่นี้มีชื่อว่า“ SOFIA / HAWC + ติดตามสนามแม่เหล็กใน NGC 1068” และจะตีพิมพ์ในวารสาร Astrophysical Journal ผู้เขียนหลักคือ Enrique Lopez-Rodriguez ซึ่งเป็นนักวิทยาศาสตร์ของสมาคมวิจัยอวกาศของมหาวิทยาลัย SOFIA Science Center ที่ศูนย์วิจัย Ames ของ NASA

“ สนามแม่เหล็กนั้นมองไม่เห็น แต่อาจมีอิทธิพลต่อวิวัฒนาการของกาแลคซีได้” โลเปซ - โรดริเกซกล่าวในการแถลงข่าว “ เรามีความเข้าใจที่ดีว่าแรงโน้มถ่วงมีผลต่อโครงสร้างกาแลคซีอย่างไร แต่เราเพิ่งเริ่มเรียนรู้บทบาทของสนามแม่เหล็ก”

M77 เป็นดาราจักรชนิดก้นหอยประมาณ 47 ล้านปีแสง มันเป็นดาราจักรชนิดก้นหอยที่ถูกกันแม้ว่าจะมองไม่เห็นแท่งไฟในที่ที่มองเห็นได้ มันมีนิวเคลียสกาแลกติกซึ่งไม่ปรากฏในแสงที่มองเห็นและมีหลุมดำมวลมหาศาล (SMBH) ซึ่งมีมวลมหาศาลเป็นสองเท่าของ Sgr A *, SMBH ที่ศูนย์กลางของทางช้างเผือก M77 ใหญ่กว่าทางช้างเผือก: รัศมี 85,000 ปีแสงและทางช้างเผือกประมาณ 53,000 M77 มีดาวประมาณ 300 พันล้านดวงในขณะที่ทางช้างเผือกมีอยู่ระหว่าง 250 พันล้านถึง 400 พันล้านดวง

M 77 เป็นดาราจักรชนิดก้นหอยขนาดใหญ่ที่สุดที่มีทั้งนิวเคลียสกาแลกติกที่สว่าง (AGN) และดาวกระจายนิวเคลียร์แบบส่องสว่าง

แขนกังหันของ M 77 นั้นเต็มไปด้วยพื้นที่ของการก่อตัวดาวฤกษ์ที่เรียกว่าดาวกระจาย สนามแม่เหล็กที่มองไม่เห็นทำตามแขนเกลียวอย่างใกล้ชิดแม้ว่าดวงตาของเราจะมองไม่เห็น แต่โซเฟียสามารถและการดำรงอยู่ของพวกเขาสนับสนุนทฤษฎีที่จัดขึ้นอย่างกว้างขวางที่อธิบายถึงวิธีการที่แขนเหล่านี้ได้รับรูปแบบของพวกเขา มันเรียกว่า "ทฤษฎีคลื่นความหนาแน่น"

ก่อนที่ทฤษฎีคลื่นความหนาแน่นได้รับการพัฒนาในช่วงกลางปี 1960 มีปัญหาในการอธิบายแขนกังหันในกาแลคซี ตามปัญหาการพันของแขนกังหันจะหายไปหลังจากนั้นเพียงไม่กี่วงโคจรและแยกไม่ออกจากกาแลคซีที่เหลือ

นี่คือวิดีโอฉบับย่อที่แสดงปัญหาการม้วน

ทฤษฎีคลื่นความหนาแน่นบอกว่าแขนของตัวเองแยกออกจากดวงดาวและก๊าซและฝุ่นที่เดินทางผ่านคลื่นความหนาแน่น แขนเป็นส่วนที่มองเห็นได้ของคลื่นความหนาแน่นตัวเองและดาวเคลื่อนที่เข้าและออกจากคลื่น ดังนั้นแขนจึงไม่ใช่โครงสร้างถาวรที่ทำจากดาวแม้ว่าจะเป็นแบบนั้น

นี่คือวิดีโอสั้น ๆ ที่แสดงให้เห็นว่าคลื่นความหนาแน่นสร้างแขนกังหันในกาแลคซี

การสังเกตของโซเฟียแสดงให้เห็นว่าเส้นสนามแม่เหล็กทอดยาวไปทั่วแขนเป็นระยะทาง 24,000 ปีแสง จากการศึกษาแรงโน้มถ่วงที่ช่วยสร้างรูปร่างเกลียวของกาแลคซีกำลังอัดสนามแม่เหล็กซึ่งรองรับทฤษฎีคลื่นความหนาแน่น

“ นี่เป็นครั้งแรกที่เราได้เห็นสนามแม่เหล็กที่เรียงตัวกันในระดับขนาดใหญ่เช่นนี้กับการเกิดดาวปัจจุบันในแขนกังหัน” Lopez-Rodriquez กล่าว “ มันน่าตื่นเต้นเสมอที่มีหลักฐานเชิงสังเกตการณ์ที่สนับสนุนทฤษฎี”

เส้นสนามแม่เหล็กในกาแลคซีนั้นสังเกตได้ยากมากและเครื่องมือใหม่ล่าสุดของโซฟีทำให้เป็นไปได้ เรียกว่า HAWC + หรือ Airborne Wideband Camera-Plus ความละเอียดสูง HAWC + ทำงานในอินฟราเรดไกลเพื่อสังเกตฝุ่นละอองซึ่งอยู่ในแนวตั้งฉากกับเส้นสนามแม่เหล็กใน M77 ที่ช่วยให้นักดาราศาสตร์สรุปรูปร่างและทิศทางของสนามแม่เหล็กพื้นฐาน

มีสัญญาณรบกวนที่อาจเกิดขึ้นได้ใน M 77 เช่นแสงที่มองเห็นได้กระจัดกระจายและรังสีจากอนุภาคพลังงานสูง แต่อินฟราเรดไกลไม่ได้รับผลกระทบจากพวกมัน ความสามารถของโซฟีในการมองเห็นในช่วงคลื่น 89 ไมครอนทำให้สามารถมองเห็นฝุ่นละอองอย่างชัดเจน HAWC + เป็นโพลาไรซ์ภาพซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่ใช้วัดและตีความพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าโพลาไรซ์

การศึกษาครั้งนี้เกี่ยวข้องกับกาแลคซีแขนกังหันเส้นเดียวเท่านั้นดังนั้นจึงมีงานที่ต้องทำอีกมาก ยังไม่ชัดเจนว่าเส้นสนามแม่เหล็กอาจมีบทบาทในโครงสร้างของกาแลคซีอื่นรวมถึงสิ่งผิดปกติได้อย่างไร แต่ดูเหมือนว่าทีมนี้ได้พัฒนาวิธีการศึกษากาแลคซีเหล่านั้น

ดังที่พวกเขากล่าวในบทสรุปของบทความของพวกเขา“ ผลลัพธ์ที่นำเสนอที่นี่พร้อมกับการศึกษาก่อนหน้าของเราใน M 82 และ NGC 253 (Jones, et al. 2019) แสดงหลักฐานว่าโพลาไรเซชันของ FIR (Far-Infrared) สำหรับการศึกษาโครงสร้างสนามแม่เหล็กในกาแลคซีภายนอกโดยเฉพาะอย่างยิ่งในบริเวณที่มีความลึกเชิงแสงสูง”