สนามแม่เหล็กที่มีขดลวดล้อมรอบเมฆโมเลกุลใน Orion เครดิตภาพ: NRAO / AUI / NSF คลิกเพื่อขยาย
นักดาราศาสตร์ประกาศในวันนี้ (วันพฤหัสบดีที่ 12 มกราคม) สิ่งที่อาจเป็นการค้นพบครั้งแรกของสนามแม่เหล็กขดลวดในอวกาศระหว่างดวงดาวขดเป็นเหมือนงูรอบเมฆก๊าซในกลุ่มดาวนายพราน
Timothy Robishaw นักศึกษาปริญญาโทสาขาดาราศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียเบิร์กลีย์กล่าวว่าคุณสามารถนึกถึงโครงสร้างนี้ในฐานะสลิกกี้แม่เหล็กขนาดยักษ์ที่พันรอบเมฆระหว่างดวงดาวที่มีนิ้วยาว “ เส้นสนามแม่เหล็กเป็นเหมือนแถบยางยืด ความตึงเครียดบีบเมฆให้เป็นรูปร่างที่สกปรก "
นักดาราศาสตร์หวังว่าจะพบกรณีเฉพาะที่กองกำลังแม่เหล็กมีอิทธิพลโดยตรงต่อรูปร่างของเมฆระหว่างดวงดาว แต่ตาม Robishaw กล่าวว่า“ กล้องโทรทรรศน์ไม่ได้ขึ้นอยู่กับภารกิจ…จนถึงปัจจุบัน”
การค้นพบนี้ให้หลักฐานแรกของโครงสร้างสนามแม่เหล็กรอบเมฆระหว่างดวงดาวที่มีรูปร่างคล้าย Filamentary หรือที่รู้จักกันในชื่อ Orion Molecular Cloud
ประกาศในวันนี้โดย Robishaw และ Carl Heiles ศาสตราจารย์วิชาดาราศาสตร์ UC Berkeley ทำขึ้นในระหว่างการนำเสนอที่การประชุม American Astronomical Society ในกรุงวอชิงตัน ดี.ซี.
เมฆโมเลกุลระหว่างดวงดาวเป็นแหล่งกำเนิดของดวงดาวและกลุ่มเมฆ Orion Molecular มีเรือนเพาะชำดาวฤกษ์สองแห่งหนึ่งแห่งอยู่ในแถบและอีกแห่งหนึ่งอยู่ในดาบของกลุ่มดาวนายพราน เมฆระหว่างดวงดาวเป็นพื้นที่หนาแน่นที่ฝังอยู่ในตัวกลางภายนอกที่มีความหนาแน่นต่ำกว่ามาก แต่กลุ่มเมฆระหว่างดวงดาวนั้นหนาแน่นตามมาตรฐานโลกซึ่งเป็นสุญญากาศที่สมบูรณ์แบบ เมื่อรวมกับแรงแม่เหล็กมันมีขนาดใหญ่ของเมฆเหล่านี้ที่สร้างแรงดึงดูดพอที่จะดึงพวกมันเข้าด้วยกันเพื่อสร้างดาว
นักดาราศาสตร์ได้รู้จักกันมานานแล้วว่าเมฆโมเลกุลจำนวนมากเป็นโครงสร้างแบบ filamentary ซึ่งมีรูปร่างที่น่าสงสัยว่าถูกแกะสลักโดยความสมดุลระหว่างแรงโน้มถ่วงและสนามแม่เหล็ก ในการสร้างแบบจำลองเชิงทฤษฎีของเมฆเหล่านี้นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ส่วนใหญ่ได้ปฏิบัติต่อพวกมันในรูปทรงกลมมากกว่าที่จะเป็นเส้นใยแบบนิ้ว อย่างไรก็ตามการรักษาเชิงทฤษฎีที่เผยแพร่ในปี 2000 โดย Drs Jason Fiege และ Ralph Pudritz จาก McMaster University แนะนำว่าเมื่อได้รับการรักษาอย่างถูกต้องเมฆโมเลกุลของ filamentary ควรจะแสดงสนามแม่เหล็กที่มีขดลวดรอบแกนยาวของเมฆ นี่เป็นการยืนยันครั้งแรกของทฤษฎีนี้
“ การวัดสนามแม่เหล็กในอวกาศเป็นงานที่ยากมาก” Robishaw กล่าว“ เพราะสนามในอวกาศระหว่างดวงดาวนั้นอ่อนมากและเนื่องจากมีผลการวัดอย่างเป็นระบบที่สามารถให้ผลลัพธ์ที่ผิดพลาดได้”
ลายเซ็นของสนามแม่เหล็กที่ชี้ไปทางหรืออยู่ห่างจากโลกเรียกว่าเอฟเฟ็กต์ Zeeman และถูกสังเกตว่าเป็นการแยกของเส้นความถี่วิทยุ
“ ความคล้ายคลึงจะเกิดขึ้นเมื่อคุณทำการสแกนวิทยุและคุณจะได้สถานีที่คั่นด้วยช่องว่างเล็ก ๆ ” Robishaw อธิบาย “ ขนาดของพื้นที่ว่างเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความแรงของสนามแม่เหล็กที่ตำแหน่งในพื้นที่ที่มีการออกอากาศสถานี”
ในกรณีนี้สัญญาณกำลังถูกเผยแพร่ที่ 1420 MHz บนหน้าปัดวิทยุโดยไฮโดรเจนระหว่างดวงดาวซึ่งเป็นอะตอมที่ง่ายและสมบูรณ์ที่สุดในจักรวาล เครื่องส่งสัญญาณอยู่ห่างจากกลุ่มดาวนายพรานเป็นระยะทาง 1750 ปีแสง
เสาอากาศที่รับสัญญาณวิทยุเหล่านี้คือกล้องโทรทรรศน์สีเขียวของมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ (GBT) ซึ่งดำเนินการโดยหอดูดาววิทยุดาราศาสตร์แห่งชาติ กล้องโทรทรรศน์สูง 148 เมตร (485 ฟุต) และมีเส้นผ่าศูนย์กลาง 100 เมตร (300 ฟุต) ตั้งอยู่ในเวสต์เวอร์จิเนียซึ่งมีพื้นที่ 13,000 ตารางไมล์ตั้งอยู่ในเขตเงียบสงบแห่งชาติ สิ่งนี้ทำให้นักดาราศาสตร์วิทยุสามารถสังเกตเห็นคลื่นวิทยุที่มาจากอวกาศโดยปราศจากสัญญาณรบกวนจากสัญญาณที่มนุษย์สร้างขึ้น
เมื่อใช้ GBT นั้น Robishaw และ Heiles ได้สังเกตเห็นคลื่นวิทยุตามส่วนต่าง ๆ ของกลุ่มเมฆ Orion Molecular และพบว่าสนามแม่เหล็กกลับทิศทางของมันชี้ไปทางโลกทางด้านบนของก้อนเมฆและอยู่ห่างจากด้านล่าง พวกเขาใช้การสำรวจแสงดาวก่อนหน้าเพื่อตรวจสอบว่าสนามแม่เหล็กที่อยู่ด้านหน้าของเมฆนั้นถูกวางแนวอย่างไร (ไม่มีวิธีที่จะได้รับข้อมูลเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นหลังก้อนเมฆเนื่องจากเมฆมีความหนาแน่นสูงจนแสงและคลื่นวิทยุไม่สามารถเจาะเข้ามาได้) เมื่อรวมการวัดที่มีอยู่ทั้งหมดเข้าด้วยกัน .
“ ผลลัพธ์เหล่านี้น่าตื่นเต้นอย่างเหลือเชื่อสำหรับฉันด้วยเหตุผลหลายประการ” Robishaw กล่าว “ มีผลทางวิทยาศาสตร์ของโครงสร้างสนามลาน จากนั้นก็มีการวัดที่ประสบความสำเร็จ: การสังเกตชนิดนี้ยากมากและต้องใช้เวลาหลายสิบชั่วโมงในการทำความเข้าใจว่าจานมหึมานี้ตอบสนองต่อคลื่นวิทยุแบบโพลาไรซ์ที่เป็นลายเซ็นของสนามแม่เหล็กอย่างไร”
ผลของการสืบสวนเหล่านี้เสนอให้ Robishaw และ Heiles ว่า GBT ไม่เพียง แต่ไร้คู่แข่งในกล้องโทรทรรศน์วิทยุขนาดใหญ่สำหรับการวัดสนามแม่เหล็ก แต่มันเป็นสิ่งเดียวที่สามารถตรวจจับสนามแม่เหล็กที่อ่อนแอได้อย่างน่าเชื่อถือ
Heiles เตือนว่ามีคำอธิบายอื่นที่เป็นไปได้สำหรับโครงสร้างสนามแม่เหล็กที่สังเกตได้: สนามอาจถูกพันรอบด้านหน้าของเมฆ
“ มันเป็นวัตถุที่มีความหนาแน่นสูงมาก” Heiles กล่าว “ มันเกิดขึ้นกับการนอนหลับภายในเปลือกกลวงที่มีคลื่นกระแทกขนาดใหญ่มากซึ่งก่อตัวขึ้นเมื่อดาวฤกษ์หลายดวงระเบิดขึ้นในกลุ่มดาว Eridanus ที่อยู่ใกล้เคียงกัน”
คลื่นกระแทกนั้นจะพาสนามแม่เหล็กไปด้วยเขากล่าวว่า“ จนกว่าจะถึงเมฆโมเลกุล! เส้นสนามแม่เหล็กจะแผ่ไปทั่วใบหน้าของเมฆและพันรอบด้าน ลายเซ็นของการกำหนดค่าดังกล่าวจะคล้ายกับสิ่งที่เราเห็นตอนนี้ สิ่งที่ทำให้เราเชื่อว่านี่คือลานเกลียวนั่นคือดูเหมือนว่าจะมีมุมที่คงที่กับเส้นสนามทั่วใบหน้าของเมฆ”
อย่างไรก็ตามสถานการณ์สามารถชี้แจงได้โดยการวิจัยเพิ่มเติม Robishaw และ Heiles วางแผนที่จะขยายการวัดของพวกเขาในคลาวด์นี้และอื่น ๆ โดยใช้ GBT พวกเขายังจะร่วมมือกับเพื่อนร่วมงานชาวแคนาดาเพื่อใช้แสงดาวเพื่อวัดสนามทั่วใบหน้าของเมฆนี้และเมฆอื่น ๆ
“ ความหวังคือการให้หลักฐานเพียงพอที่จะเข้าใจว่าโครงสร้างที่แท้จริงของสนามแม่เหล็กนี้คืออะไร” Heiles กล่าว “ ความเข้าใจที่ชัดเจนเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อทำความเข้าใจกระบวนการที่เมฆโมเลกุลก่อตัวดาวฤกษ์ในกาแลคซีทางช้างเผือกอย่างแท้จริง”
การวิจัยได้รับการสนับสนุนโดยมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ
