กาแลคซีกังหันนั้นมีสนามแม่เหล็กเป็นที่รู้จักกันมานานกว่าครึ่งศตวรรษ (และคาดการณ์ว่าพวกมันน่าจะมีการค้นพบก่อนหน้านี้มาหลายปี) และสนามแม่เหล็กของกาแลคซีบางแห่งได้รับการแมปอย่างละเอียด
แต่สนามแม่เหล็กเหล่านี้มามีลักษณะที่เราสังเกตได้อย่างไร และพวกเขายังคงอยู่ได้อย่างไร
บทความล่าสุดโดยนักดาราศาสตร์ชาวอังกฤษ Stas Shabala, James Mead และ Paul Alexander อาจมีคำตอบสำหรับคำถามเหล่านี้โดยกระบวนการทางกายภาพทั้งสี่มีบทบาทสำคัญ: infall ของก๊าซเย็นลงบนดิสก์ข้อเสนอแนะของซูเปอร์โนวา (ทั้งสองเพิ่มความปั่นป่วน การก่อตัวดาวฤกษ์ (สิ่งนี้จะกำจัดก๊าซและพลังงานปั่นป่วนจากก๊าซเย็น) และกาแลกติกกาแล็กซี่ที่ต่างกัน (นี่เป็นการถ่ายโอนพลังงานภาคสนามอย่างต่อเนื่องจากสนามสุ่มที่ไม่ต่อเนื่องกันไปสู่สนามที่สั่ง) อย่างไรก็ตามต้องมีกระบวนการสำคัญอีกอย่างน้อยหนึ่งกระบวนการเนื่องจากโมเดลของนักดาราศาสตร์ไม่สอดคล้องกับสนามกาแลคซีกังหันขนาดใหญ่ที่สังเกตเห็น
“ การแผ่รังสีซิงโครตรอนของอิเล็กตรอนพลังงานสูงในตัวกลางระหว่างดวงดาว (ISM) บ่งชี้ว่ามีสนามแม่เหล็กในกาแลคซี มาตรการการหมุน (RM) ของแหล่งกำเนิดแสงโพลาไรซ์พื้นหลังบ่งบอกถึงสนามสองแบบ: สนามสุ่มซึ่งไม่สอดคล้องกันบนสเกลที่มีขนาดใหญ่กว่าความปั่นป่วนของ ISM; และสนามที่มีคำสั่งหมุนวนซึ่งแสดงการเชื่อมโยงกันขนาดใหญ่” ผู้เขียนเขียน “ สำหรับกาแลคซีทั่วไปทุ่งเหล่านี้มีจุดแข็งไม่กี่μG ในกาแลคซีเช่น M51 สนามแม่เหล็กที่เชื่อมโยงกันจะถูกสังเกตว่าเกี่ยวข้องกับแขนกังหันแสง สาขาดังกล่าวมีความสำคัญในการก่อตัวดาวฤกษ์และฟิสิกส์ของรังสีคอสมิกและอาจมีผลต่อวิวัฒนาการกาแลคซีถึงแม้จะมีความสำคัญคำถามเกี่ยวกับต้นกำเนิดวิวัฒนาการและโครงสร้างของพวกมันก็ยังไม่คลี่คลาย”
สาขาฟิสิกส์ดาราศาสตร์นี้มีความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วด้วยความเข้าใจว่าสนามสุ่มเกิดขึ้นได้ดีเพียงใดในทศวรรษที่ผ่านมา (เกิดจากความปั่นป่วนใน ISM ซึ่งจำลองเป็นแมกนีโตไดโทมิกเฟสเดียว (MHD) ของเหลวซึ่งภายในเส้นสนามแม่เหล็กถูกแช่แข็ง) ในทางกลับกันการผลิตสนามขนาดใหญ่โดยการหมุนของสนามสุ่มเป็นเกลียวโดยการหมุนที่แตกต่างกัน (ไดนาโม) เป็นที่รู้จักกันมานาน
รายละเอียดของวิธีการที่สนามที่สั่งในเกลียวก่อตัวขึ้นเมื่อกาแลคซีเหล่านั้นก่อตัวขึ้นภายในไม่กี่ร้อยล้านปีจากการแยกตัวของสสารและแบริออน (ที่ทำให้เกิดพื้นหลังไมโครเวฟที่เราเห็นในปัจจุบัน) สมมติฐานเหล่านี้ยังเป็นไปไม่ได้ซึ่งสามารถสังเกตการณ์ได้ (กาแลคซีสูงสีแดงจำนวนมากได้รับการศึกษาในช่วงสายตาและ NIR เป็นระยะเวลานับตั้งแต่มีการแมปรายละเอียดของสนามแม่เหล็ก)
“ เรานำเสนอความพยายามครั้งแรก (ต่อความรู้ของเรา) ที่จะรวมสนามแม่เหล็กไว้ในการก่อตัวกาแลคซีและแบบจำลองวิวัฒนาการ ทำนายคุณสมบัติของกาแลคซีจำนวนหนึ่งและเราเปรียบเทียบสิ่งเหล่านี้กับข้อมูลที่มีอยู่” Shabala, Mead และ Alexander กล่าว พวกเขาเริ่มต้นด้วยการก่อตัวของกาแลคซีเชิงวิเคราะห์และแบบจำลองวิวัฒนาการซึ่ง“ ร่องรอยความเย็นของก๊าซการก่อตัวดาวฤกษ์และกระบวนการตอบรับที่หลากหลายในบริบททางจักรวาลวิทยา โมเดลนี้จำลองคุณสมบัติของกาแลคซีในท้องถิ่นพร้อมกัน, ประวัติการก่อตัวดาวของจักรวาล, วิวัฒนาการของฟังก์ชันมวลดาวฤกษ์เป็น z ~ 1.5, และการก่อตัวของกาแลคซีขนาดใหญ่ในระยะแรก” ศูนย์กลางของแบบจำลองนี้คือพลังงานจลน์แบบปั่นป่วนของ ISM และพลังงานสนามแม่เหล็กแบบสุ่ม: ทั้งสองมีค่าเท่ากันในช่วงเวลาที่อยู่ในช่วงเวลาทางดาราศาสตร์ทันที
คนขับรถจึงเป็นกระบวนการทางกายภาพที่ฉีดพลังงานเข้าไปใน ISM และกำจัดพลังงานออกจากมัน
“ หนึ่งในแหล่งพลังงานที่สำคัญที่สุดในการฉีดเข้าสู่ ISM คือซุปเปอร์โนวา” ผู้เขียนเขียน "การก่อตัวของดาวจะขจัดพลังงานที่ปั่นป่วน" ตามที่คุณคาดหวังและก๊าซ "ที่เพิ่มขึ้นจากสสารมืดรัศมีจะสะสมพลังงานที่อาจเกิดขึ้นจากความวุ่นวาย" ในรูปแบบของพวกเขามีเพียงสี่พารามิเตอร์อิสระ - สามอธิบายถึงประสิทธิภาพของกระบวนการที่เพิ่มหรือลบความปั่นป่วนจาก ISM และหนึ่งในวิธีการที่สนามแม่เหล็กสั่งอย่างรวดเร็วเกิดขึ้นจากการสุ่ม
ชาบาลามธุรสและอเล็กซานเดอร์รู้สึกตื่นเต้นกับผลลัพธ์ของพวกเขาหรือไม่? คุณเป็นผู้ตัดสิน:“ มีการใช้ตัวอย่างท้องถิ่นสองชุดเพื่อทดสอบแบบจำลอง แบบจำลองนี้สร้างจุดแข็งของสนามแม่เหล็กและความส่องสว่างของคลื่นวิทยุในกาแลคซีมวลต่ำและมวลปานกลางที่หลากหลาย "
และพวกเขาคิดว่าอะไรเป็นสิ่งจำเป็นในการตรวจสอบรายละเอียดทางดาราศาสตร์ของกาแลคซีกังหันขนาดใหญ่ “ การรวมการปล่อยก๊าซโดย AGN ที่ทรงพลังนั้นเป็นสิ่งจำเป็นในการดับความเย็นของแก๊ส”
มันไม่ได้บอกว่ารุ่นต่อไปของกล้องโทรทรรศน์วิทยุ - EVLA, SKA และ LOFAR จะทดสอบสนามแม่เหล็กทุกรูปแบบในกาแลคซี (ไม่ใช่แค่เกลียว) เพื่อการทดสอบที่เข้มงวดมากขึ้น (และเปิดใช้งานสมมติฐานบนการก่อตัวของสนามเหล่านั้น กว่า 10 พันล้านปีก่อนเพื่อทำการทดสอบ)
แหล่งที่มา: สนามแม่เหล็กในกาแลคซี: I. ดิสก์วิทยุในกาแลคซีประเภทปลายท้องถิ่น
