بزرگ ترین نقشه میدان های مغناطیسی پنهان کیهان

میدان‌های مغناطیسی، داربست‌های نامرئی جهان‌اند. آن‌ها مسیر ذرات را هدایت می‌کنند، روند زایش ستارگان را مهار می‌کنند و کهکشان‌های کامل را در الگوهایی ظریف، پیچان و گسترده می‌پیچند؛ الگوهایی که تلسکوپ‌ها تازه اکنون توان خواندن آن‌ها را پیدا کرده‌اند.

نقشه‌ای ساخته‌شده از نور قطبیده

اخترشناسان با استفاده از ۳۶ آنتن دوازده‌متری آرایه مسیر‌یاب کیلومتر مربعی استرالیا، یا اسکپ، گسترده‌ترین و دقیق‌ترین پیمایش تاکنون را از میدان‌های مغناطیسی سراسر آسمان تهیه کرده‌اند. این آرایه در سرزمین واجاری یاماجی در استرالیای غربی قرار دارد و زیر نظر سازمان پژوهش‌های علمی و صنعتی همسود استرالیا اداره می‌شود. میدان دید وسیع آن به دانشمندان امکان می‌دهد نشانه‌های قطبش را در امواج رادیویی دنبال کنند؛ امواجی که میلیاردها سال نوری را پیموده‌اند تا به ما برسند.

چرا قطبش اهمیت دارد؟ وقتی امواج رادیویی از فضای مغناطیسی عبور می‌کنند، صفحه قطبش آن‌ها می‌چرخد. همین چرخش، جهت و شدت میدان مغناطیسی را در امتداد خط دید در خود رمزگذاری می‌کند. پژوهشگران با اندازه‌گیری این پیچ‌خوردگی در صدها هزار کهکشان دوردست می‌توانند نقشه‌ای بزرگ‌مقیاس از مغناطیس کیهانی بسازند.

این گروه داده‌های دو پروژه بزرگ را با هم ترکیب کرد. پیمایش سریع پیوستار اسکپ، که به رَکس شناخته می‌شود، پیش‌تر حدود ۴ میلیون منبع رادیویی دوردست را فهرست کرده بود؛ از جمله نزدیک به ۲ میلیون جرم که تا آن زمان دیده نشده بودند. از میان این کتابخانه عظیم، پیمایشی متمرکز با نام اسپایس رَکس تابش قطبیده حدود ۳۵۰ هزار کهکشان را تحلیل کرد تا اطلس مغناطیسی تازه‌ای ترسیم شود. نتیجه، ناحیه‌ای را پوشش می‌دهد که پنج برابر بزرگ‌تر از مجموع همه پیمایش‌های پیشین قطبش رادیویی است و نزدیک به ده برابر رکورد قبلی وسعت دارد.

رنگ‌ها در این نقشه روایتگرند. نواحی قرمز، مؤلفه‌هایی از میدان مغناطیسی را نشان می‌دهند که به سوی ما جهت‌گیری کرده‌اند. رنگ آبی میدان‌هایی را مشخص می‌کند که از ما دور می‌شوند. ساختارهای چرخان و حباب‌مانند بیشتر زیر سلطه ویژگی‌های کهکشان راه شیری خودمان هستند، در حالی که رشته‌های ظریف‌تر تا پس‌زمینه دوردست جهان امتداد می‌یابند.

این نقشه چه چیزی را آشکار می‌کند و گام بعدی چیست

شدت میدان‌ها به شکل چشمگیری تغییر می‌کند. در نزدیکی سیاه‌چاله‌ها و ستاره‌های نوترونی، این میدان‌ها به اندازه‌ای شگفت‌انگیز نیرومند می‌شوند که تریلیون‌ها برابر قوی‌تر از میدان مغناطیسی زمین‌اند. در خلأهای پهناور میان ستارگان، میدان‌ها بسیار ضعیف‌ترند و گاهی میلیون‌ها برابر از میدان ما کم‌توان‌تر می‌شوند. با این حال، حتی همین رشته‌های کم‌نور نیز بر چگونگی سرد شدن و فروپاشی گاز اثر می‌گذارند و مانند ترمزهای کیهانی یا مخازن انرژی عمل می‌کنند که می‌توانند تشکیل ستاره را کند یا متوقف کنند.

یکی از دانشمندان پروژه توضیح داد: «این نقشه پنجره‌ای تازه به روی شیوه تنیده شدن میدان‌های مغناطیسی در سراسر جهان است. به ما امکان می‌دهد ویژگی‌های محلی در مقیاس راه شیری را با سامانه‌های واقعاً دوردست مقایسه کنیم و ردیابی کنیم که مغناطیس از دوران آغازین کیهان چگونه تکامل یافته است.»

همه داده‌های انتشار کنونی به‌صورت عمومی در دسترس قرار گرفته‌اند تا اخترشناسان سراسر جهان بتوانند این مجموعه داده را برای یافتن نشانه‌های آشفتگی مغناطیسی، وارونگی میدان و همبستگی با تکامل کهکشان‌ها بررسی کنند. این گروه قصد دارد با ترکیب این کار با پوسام، یک پیمایش مکمل اسکپ که قرار است حدود سال ۲۰۳۰ کامل شود، تصویر را بیش از پیش گسترش دهد. این برنامه‌ها در کنار هم می‌کوشند بازسازی مغناطیس کیهانی را تا نزدیکی عصر مهبانگ به عقب ببرند.

یافته‌ها و مجموعه داده کامل در نشریه انجمن اخترشناسی استرالیا گزارش شده است. برای پژوهشگرانی که شکل‌گیری کهکشان‌ها، پرتوهای کیهانی یا برهم‌کنش گاز و میدان‌ها را مطالعه می‌کنند، این پیمایش احتمالاً به منبعی بنیادین تبدیل خواهد شد.

نقشه‌هایی از این دست، شیوه نگاه ما به آسمان را تغییر می‌دهند. آن‌ها نیروهای نامرئی را به الگوهایی تبدیل می‌کنند که می‌توانیم تحلیل، مقایسه و درباره‌شان بحث کنیم. با ادامه اسکن آسمان توسط اسکپ، این الگوها هر روز غنی‌تر خواهند شد.