نقشه سه بعدی پیشگامانه میدان مغناطیسی ابرحباب کیهانی رونمایی شد

به گزارش گروه دانش و فناوری خبرگزاری آنا به نقل از وبگاه (سای تک دیلی)، میدان مغناطیسی ابرحباب کیهانی برای اولین بار به صورت سه بعدی ترسیم شد
اخترشناسان مرکز اخترفیزیک از اولین نقشه‌ای در نوع خود که می‌تواند به پرسش‌های چند دهه‌ای درباره منشأ ستارگان و تأثیرات میدان‌های مغناطیسی در کیهان پاسخ دهد، پرده برداری کرد.

این نقشه ساختار میدان مغناطیسی احتمالی حباب محلی را نشان می‌دهد - یک گودال غول پیکر به وسعت ۱۰۰۰ سال نوری در فضای اطراف خورشید ما. مانند یک تکه پنیر سوئیسی، کهکشان ما پر از این به اصطلاح ابرحباب‌ها است. مرگ‌های انفجاری ابرنواختر ستارگان عظیم، این حباب‌ها را منفجر می‌کند و در این فرآیند، گاز و غبار - سوختی برای ساخت ستاره‌های جدید - روی سطوح بیرونی حباب‌ها متمرکز می‌شود. این سطوح ضخیم بر این اساس به عنوان مکان‌های غنی برای تشکیل ستاره‌ها و سیاره‌های بعدی عمل می‌کنند.

با این حال، درک کلی دانشمندان از ابرحباب‌ها ناقص است. با نقشه میدان مغناطیسی سه بعدی جدید، محققان اکنون اطلاعات جدیدی در اختیار دارند که می‌تواند تکامل ابرحباب‌ها، تأثیرات آن‌ها بر شکل‌گیری ستاره‌ها و کهکشان‌ها را بهتر توضیح دهد.

دانشمندان اولین نقشه در نوع خود را از میدان مغناطیسی در فضا رونمایی کردند. به طور خاص، این تیم میدان مغناطیسی حباب محلی ما را به صورت سه بعدی ترسیم کرده است. استراتژی جدید برای ردیابی ساختار‌های مغناطیسی در سه بعدی به پاسخگویی به سؤالات کلیدی در مورد تأثیر میدان‌های مغناطیسی در کیهان کمک می‌کند.

تئو اونیل، که در طول یک تجربه تحقیقاتی تابستانی ۱۰ هفته‌ای تحت حمایت NSF در CfA در مقطع لیسانس، تلاش نقشه برداری را رهبری کرد، می‌گوید: کنار هم قرار دادن این نقشه سه بعدی از حباب محلی به ما کمک می‌کند ابرحباب‌ها را به روش‌های جدید بررسی کنیم. در دانشگاه ویرجینیا (UVA).

اونیل که در دسامبر ۲۰۲۲ از UVA فارغ التحصیل شد و در رشته نجوم-فیزیک و آمار فارغ التحصیل شد، ادامه می‌دهد: فضا مملو از این ابرحباب‌هایی است که باعث شکل گیری ستارگان و سیارات جدید می‌شود و بر شکل کلی کهکشان‌ها تأثیر می‌گذارد. با یادگیری بیشتر در مورد مکانیک دقیق حباب محلی، که خورشید امروز در آن زندگی می‌کند، می‌توانیم در مورد تکامل و دینامیک ابرحباب‌ها به طور کلی اطلاعات بیشتری کسب کنیم.

اونیل به همراه همکارانش این یافته‌ها را در بیست و چهل و یکمین نشست سالانه انجمن نجوم آمریکا در روز چهارشنبه، ۱۱ ژانویه، در سیاتل، واشنگتن ارائه کرد. فیگور‌های تعاملی سه بعدی و پیش چاپ این تحقیق در حال حاضر در Authorea موجود است. این تحقیق در CfA تحت نظارت پروفسور هاروارد و ستاره شناس CfA آلیسا گودمن، با همکاری کاترین زوکر، فارغ التحصیل نجوم دکتری هاروارد، جسی هان، دانشجوی دکترای هاروارد و خوان سولر، کارشناس میدان مغناطیسی در رم انجام شد.

گودمن، که تز دکترای خود را در مورد اهمیت میدان‌های مغناطیسی کیهانی سی سال پیش نوشت، می‌گوید: از دیدگاه فیزیک پایه، ما مدت هاست می‌دانیم که میدان‌های مغناطیسی باید نقش مهمی در بسیاری از پدیده‌های اخترفیزیکی ایفا کنند. اما مطالعه این میدان‌های مغناطیسی بسیار دشوار بوده است. این دشواری دائماً مرا از کار میدان مغناطیسی دور می‌کند، اما ابزار‌های مشاهده‌ای جدید، روش‌های محاسباتی و همکاران مشتاق دوباره مرا وسوسه می‌کنند. شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای امروز و بررسی‌های سراسر آسمان ممکن است در نهایت به اندازه کافی خوب باشند تا بتوانیم واقعاً میدان‌های مغناطیسی را در گسترده‌تر خود وارد کنیم. تصویری از نحوه کار جهان، از حرکت دانه‌های ریز غبار گرفته تا پویایی خوشه‌های کهکشانی.

حباب محلی به دلیل ابرحبابی بودن که خورشید و منظومه شمسی ما اکنون در آن قرار دارند، به عنوان یک موضوع داغ در اخترفیزیک پدیدار شده است. در سال ۲۰۲۰، هندسه سه بعدی حباب محلی در ابتدا توسط محققان مقیم یونان و فرانسه مورد بررسی قرار گرفت. سپس در سال ۲۰۲۱، زوکر، که اکنون از مؤسسه علمی تلسکوپ فضایی، گودمن، ژائو آلوز از دانشگاه وین، و تیم آن‌ها نشان دادند که سطح حباب محلی منشأ همه ستارگان جوان و نزدیک است.

این مطالعات، همراه با نقشه میدان مغناطیسی سه بعدی جدید، تا حدی بر داده‌های گایا، یک رصدخانه فضایی که توسط آژانس فضایی اروپا (ESA) پرتاب شده است، تکیه کرده‌اند. هنگام اندازه‌گیری موقعیت و حرکت ستارگان، گایا برای استنباط مکان غبار کیهانی نیز استفاده شد، غلظت‌های محلی آن را ترسیم کرد و مرز‌های تقریبی حباب محلی را نشان داد.

این داده‌ها توسط اونیل و همکارانش با داده‌های پلانک، تلسکوپ فضایی دیگر تحت هدایت ESA ترکیب شدند. پلانک که از سال ۲۰۰۹ تا ۲۰۱۳ یک بررسی سراسری از آسمان انجام داد، در اصل برای مشاهده نور باقی مانده انفجار بزرگ طراحی شده بود. در این فرآیند، فضاپیما اندازه‌گیری نور طول موج مایکروویو را از سراسر آسمان جمع‌آوری کرد. محققان از بخشی از مشاهدات پلانک استفاده کردند که تابش گرد و غبار را در کهکشان راه شیری ردیابی می‌کند که به نقشه برداری از میدان مغناطیسی حباب محلی کمک می‌کند.

به طور خاص، مشاهدات مورد نظر شامل نور پلاریزه شده بود، به معنای نوری که در جهت ترجیحی ارتعاش می‌کند. این پلاریزاسیون توسط ذرات گرد و غباری که به صورت مغناطیسی قرار گرفته اند در فضا ایجاد می‌شود. هم ترازی گرد و غبار به نوبه خود نشان دهنده جهت گیری میدان مغناطیسی است که بر ذرات غبار عمل می‌کند.

این حذف نفوذ میدان‌های مغناطیسی، اگرچه قابل درک است، اما اغلب عامل کلیدی کنترل کننده حرکات گاز در جهان را کنار می‌گذارد. این حرکات شامل جریان گاز به سمت ستارگان در حین شکل گیری آن‌ها و دور شدن از ستاره‌ها با جت‌های قدرتمندی است که از آن‌ها به هنگام جمع آوری ماده در یک قرص سیاره ساز خارج می‌شود. حتی اگر تأثیر میدان‌های مغناطیسی لحظه به لحظه در محیط‌های کم چگالی که ستارگان در آن شکل می‌گیرند، ناچیز باشد، با توجه به زمان‌بندی میلیون‌ها سالی که برای جمع‌آوری گاز و تبدیل آن به ستاره لازم است، تأثیرات مغناطیسی می‌تواند به طور قابل قبولی به چیزی اضافه شود. در طول زمان قابل توجه است.

گودمن، اونیل و همکارانشان مشتاقانه منتظرند تا این موضوع را پیدا کنند.

اونیل می‌گوید: من تجربه خوبی از انجام این تحقیق در CfA و مونتاژ چیز جدید و هیجان انگیز با این نقشه مغناطیسی سه بعدی داشتم. امیدوارم این نقشه نقطه شروعی برای گسترش درک ما از ابرحباب‌ها در سراسر کهکشان باشد.

حمایت از این کار توسط بنیاد ملی علوم، ناسا، و بنیاد گوردون و بتی مور ارائه شده است.