Ученые — магнитное поле галактики внезапно изменилось

Астрономы обнаружили первую галактику, которая обладает регулярным крупномасштабным магнитным полем, направление которого изменяется в нескольких местах.

Такое заключение удалось сделать на основе наблюдений поляризации радиоизлучения объекта. Результаты можно использовать для проверки гипотез о генерации галактических магнитных полей и их связи с межгалактическими. Статья опубликована в журнале Astronomy & Astrophysics.

Магнитное поле существует как внутри галактик, так и в пространстве между ними. Однако его изучение на таких масштабах затруднительно, так как его величина мала, из-за чего существует мало способов оценки. В результате до сих пор не построено полноценных моделей генерации магнитных полей галактиками, а их взаимосвязь с межгалактическими полями плохо известна.

Спиральная галактика NGC 4631, также известная как галактика Кит, по размеру слегка уступает Млечному Пути, расположена на расстоянии около 5 мегапарсек и видна с ребра. Ранее астрономы уже выяснили, что в гало NGC 4631 силовые линии магнитного поля преимущественно ориентированы перпендикулярно плоскости галактики, однако структура поля детально исследована не была. В частности, оставалось неизвестным, обладает ли магнитное поле регулярной структурой или хаотичной.

Астрономы из Австралии, Германии, Канады, Франции и США при участии Мариты Крузе (Marita Krause) из Института радиоастрономии Общества Макса Планка изучили объект при помощи массива радиотелескопов VLA и выяснили структуру поля. Оказалось, что поле в гало с обеих сторон от диска галактики в целом регулярно, но при этом наблюдаются области с его противоположным направлением. Измеренная индукция оказалась равна четырем микрогауссам, что удивительно много для поля далеко в гало галактики.

Информация о поле была получена благодаря эффекту Фарадея, который заключается во вращении плоскости поляризации излучения во внешнем магнитном поле. Учены измеряли долю поляризованного излучения и фарадеевскую глубину, которая показывает степень фарадеевского вращения вдоль луча зрения. Измерение этой величины — единственный способ прояснения структуры поля, так как она зануляется или часто меняет знак в случае хаотичного поля, но накапливается до больших по модулю значений в случае регулярного.

«Это первый пример ситуации, когда однозначно регистрируется крупномасштабное магнитное поле (когерентное, как его называют астрономы) далеко в гало спиральной галактики, причем его силовые линии выстроены вдоль одного направления на протяжении тысяч световых лет, — поясняет Крузе. — Более того, мы видим сменяющееся закономерным образом направление этого поля».

Полученные результаты стали одним из редких уверенных подтверждений модели генерации магнитного поля посредством динамо-механизма галактического масштаба. Согласно этой теории должно возникать спиралевидное магнитное поле, структура которого представляет собой продолжение спиральных ветвей диска.