برای نخستین بار در تاریخ اخترشناسی، دانشمندان موفق شدند میدان مغناطیسی یک خوشه کهکشانی کامل را از هسته مرکزی تا مرزهای بیرونی آن به طور دقیق بازسازی کنند.
به گزارش واضح به نقل از Space.com، این دستاورد بینظیر و رکوردشکن، حاصل عمیقترین مشاهداتی است که تا به امروز از خوشه کهکشانی Abell ۲۲۵۵ در فاصله حدود یک میلیارد سال نوری از زمین ثبت شده است. این مشاهدات استثنایی به لطف استفاده از رادیوتلسکوپ اروپایی LOFAR (آرایه فرکانس پایین) به دست آمدهاند.
خوشه کهکشانی Abell ۲۲۵۵ از مدتها پیش به دلیل پیچیدگیهایش در امواج رادیویی شناخته شده بود. گسیلهای رادیویی وسیع و پراکنده این خوشه توسط ذراتی به نام الکترون تولید میشوند که با سرعتی نزدیک به سرعت نور (سرعتهای نسبیتی) حرکت کرده و با میدانهای مغناطیسی کهکشانهای درون خوشه برهمکنش دارند. بنابراین، استفاده از Abell ۲۲۵۵ به عنوان یک آزمایشگاه کیهانی برای مطالعه جهان در امواج رادیویی میتواند به درک بهتر دانشمندان از نحوه شکلگیری و تکامل میدانهای مغناطیسی کیهانی کمک کند. علاوه بر این، این مشاهدات میتواند تصویری دقیق از دینامیک گازهای داغ در خوشههای کهکشانی ارائه دهد که به افشای نحوه ساخت بزرگترین ساختارهای جهان هستی منجر میشود.
نقش پروژه LOFAR و جزییات کشف ساختار میدان مغناطیسی کیهانی
به عنوان بخشی از پروژه عمیق خوشههای کهکشانی LOFAR، این تیم پژوهشی با استفاده از ۲۲۴ ساعت تصویربرداری رادیویی دریافتند که توزیع میدانهای مغناطیسی مقیاس بزرگ در سراسر Abell ۲۲۵۵ (که خود چند میلیون سال نوری وسعت دارد) به صورت تصادفی نیست. در عوض، به نظر میرسد این میدانهای مغناطیسی توسط حرکت گازها که در طول فرآیند شکلگیری این خوشه کهکشانی رخ داده، سازماندهی شدهاند.
آندرئا بوتئون (Andrea Botteon)، سرپرست این تیم از موسسه ملی اخترفیزیک ایتالیا (INAF)، در بیانیهای گفت: «به دست آوردن تصاویر بسیار حساس از خوشههای کهکشانی در طول موجهای رادیویی برای درک نحوه شتاب گرفتن الکترونها تا سرعتهای نسبیتی و چگونگی تقویت میدانهای مغناطیسی در مقیاسهای بزرگ کیهانی بسیار حیاتی است. پیچیدگی این مطالعه به دلیل فرار بودن سیگنالهای رادیویی حاصل از حرکت الکترونها در میدانهای مغناطیسی بسیار ضعیف است. ما بر این باوریم سازوکاری که این گسیلهای رادیویی غولپیکر را روشن میکند، مستقیماً با فرآیند شکلگیری خوشههای کهکشانی در ارتباط است.
نوآوری در تحلیل دادهها و کشف دینامیک گازهای کیهانی
بوتئون افزود که او و همکارانش برای این پژوهش، عمیقترین مشاهدات رادیویی انجامشده تا کنون را با یک تکنیک نوآورانه تحلیل داده ترکیب کردند که به آنها اجازه داد برای اولین بار شکل میدان مغناطیسی یک خوشه کهکشانی را بازسازی کنند.
بوتئون توضیح داد: «انسجام خطوط میدان مغناطیسی مشاهدهشده در برخی مناطق این خوشه نشان میدهد که مورفولوژی و ساختار میدان، پیوندی تنگاتنگ با دینامیک گازی دارد که میدان در آن قرار گرفته است؛ جایی که میدان میتواند بر اثر حرکات مرتبط با شکلگیری خودِ خوشه، دچار کشیدگی یا فشردگی شود.»
اثبات علمی نقش دینامیک کیهانی در شکلگیری میدانهای مغناطیسی
این تحلیلها نشان داد که در برخی مناطق، میدانهای مغناطیسی جهتهای بسیار مشخصی را دنبال میکنند و به صورت شعاعی در امتداد گسیلهای رادیویی گسترشیافته کشیده شدهاند. در مقابل، در مناطقی که تحت سلطه امواج شوک (Shock Waves) هستند، میدانهای مغناطیسی در جهتهای مماس قرار گرفتهاند. این امر نشان میدهد که میدانهای مغناطیسی در Abell ۲۲۵۵ توسط همان دینامیکی شکل گرفتهاند که به خوشهها اجازه میدهد گازها را جذب کرده و رشد کنند.
این دستاورد به عنوان اولین مدرک مشهود و مشاهداتی محسوب میشود که نشان میدهد همان مکانیسمهایی که باعث رشد کهکشانها و تشکیل خوشهها و در نتیجه خلق بزرگترین ساختارهای جهان میشوند، شکلدهنده میدانهای مغناطیسی آنها نیز هستند.
تحقیقات این تیم برای انتشار در مجله معتبر علمی Astronomy & Astrophysics پذیرفته شده و هماکنون به عنوان مقاله پیشانتشار در وبسایت arXiv در دسترس است.
آگهی فردا