Астрономы сделали важный шаг в изучении одной из самых загадочных составляющих космоса. Международная группа исследователей смогла впервые восстановить пространственную структуру магнитных полей внутри скоплений галактик с беспрецедентной детализацией. Для этого была создана рекордно подробная карта, позволяющая буквально «увидеть» невидимые магнитные силы, пронизывающие огромные области межгалактического пространства.
Хотя магнитные поля невозможно наблюдать напрямую, они оказывают огромное влияние на процессы, происходящие во Вселенной. Они участвуют в движении заряженных частиц, влияют на распространение космических лучей, формирование горячего газа и эволюцию крупнейших космических структур. Новая работа позволяет значительно лучше понять, как устроены самые массивные объекты во Вселенной и какие процессы происходят между их галактиками.
Что такое скопление галактик
Когда речь заходит о галактиках, многие представляют отдельные звёздные системы вроде Млечного Пути. Однако большинство галактик не существуют в полном одиночестве.
Они объединяются в огромные гравитационные системы.
Скопление галактик может включать:
- сотни галактик;
- тысячи галактик;
- гигантские облака раскалённого газа;
- огромные запасы тёмной материи.
Размер подобных объектов достигает миллионов световых лет.
Это крупнейшие гравитационно связанные структуры во Вселенной.
Между галактиками вовсе не пустота
Несмотря на огромные расстояния между отдельными галактиками, пространство внутри скопления нельзя назвать пустым.
Оно заполнено чрезвычайно разрежённым, но очень горячим газом.
Температура этого вещества достигает миллионов градусов.
Газ испускает рентгеновское излучение и содержит огромное количество заряженных частиц.
Именно здесь проявляется действие гигантских магнитных полей.
Почему магнитные поля так трудно изучать
На Земле магнитное поле можно измерить обычными приборами.
В космосе всё значительно сложнее.
Магнитные линии сами по себе невидимы.
Астрономам приходится определять их существование косвенными способами.
Для этого используются различные наблюдаемые эффекты, возникающие при прохождении электромагнитных волн через области, содержащие магнитные поля.
Именно по этим изменениям можно восстановить их структуру.
Свет помогает увидеть невидимое
Одним из главных инструментов подобных исследований становится радиодиапазон.
Многие далёкие галактики испускают мощное радиоизлучение.
Когда эти радиоволны проходят через намагниченную плазму внутри скопления галактик, их свойства немного изменяются.
Хотя изменения чрезвычайно малы, современные радиотелескопы способны зарегистрировать их с высокой точностью.
После обработки большого количества подобных наблюдений исследователи получают возможность реконструировать распределение магнитных полей.
Почему новая карта считается рекордной
Главным достижением исследования стала беспрецедентная детализация.
Ранее учёные могли лишь приблизительно оценивать наличие магнитных полей в различных областях скоплений.
Теперь удалось получить значительно более полную картину.
Высокое разрешение позволяет проследить:
- направление магнитных структур;
- изменение их интенсивности;
- связь с распределением горячего газа;
- особенности внутренних потоков вещества.
Фактически исследователи получили возможность рассматривать процессы, которые раньше были скрыты.
Магнитные поля пронизывают огромные расстояния
Полученные результаты ещё раз подтвердили, что магнитные поля являются не локальным явлением, а одной из фундаментальных составляющих космической среды.
Они присутствуют практически повсюду.
Под их воздействием находятся:
- межгалактический газ;
- космические лучи;
- плазма;
- ударные волны;
- потоки вещества внутри скоплений.
Даже несмотря на относительно небольшую напряжённость, благодаря колоссальным масштабам влияние этих полей становится весьма существенным.
Почему это важно для понимания эволюции Вселенной
Скопления галактик продолжают изменяться и сегодня.
Они растут за счёт слияния меньших групп галактик.
Во время подобных процессов возникают мощные ударные волны и турбулентные движения газа.
Именно эти процессы способны усиливать существующие магнитные поля и изменять их структуру.
Поэтому восстановление пространственной картины позволяет буквально проследить историю формирования крупнейших космических объектов.
Космические лучи тоже зависят от магнитных полей
Высокоэнергетические частицы непрерывно движутся через межгалактическое пространство.
Однако магнитные поля изменяют их траектории.
Из-за этого становится значительно сложнее определить место рождения космических лучей.
Чем лучше известно распределение магнитных полей, тем точнее можно реконструировать пути подобных частиц и понять происхождение самых мощных источников космического излучения.
Новые радиотелескопы открывают совершенно иной уровень исследований
Современная радиоастрономия переживает период стремительного развития.
Чувствительность новых инструментов значительно превосходит возможности предыдущих поколений.
Это позволяет:
- обнаруживать слабейшие сигналы;
- получать изображения с высоким разрешением;
- наблюдать огромные области неба;
- исследовать ранее недоступные структуры.
Именно благодаря развитию подобных технологий стало возможным создание настолько подробной карты магнитных полей.
Магнитные поля могли появиться очень давно
Одной из важнейших задач современной астрофизики остаётся поиск ответа на вопрос, когда именно возникли первые магнитные поля во Вселенной.
Существуют разные гипотезы.
Одни предполагают, что слабые магнитные поля появились практически сразу после формирования первых звёзд и галактик.
Другие считают, что они постепенно усиливались в результате многочисленных столкновений галактик и движения горячего газа.
Каждое новое исследование позволяет проверять эти сценарии.
Впереди ещё более масштабные открытия
Полученная карта — лишь начало нового этапа подобных исследований.
По мере ввода в строй всё более мощных радиотелескопов астрономы смогут создавать аналогичные карты для множества других скоплений галактик.
Это позволит сравнивать различные космические системы между собой, искать общие закономерности и лучше понимать процессы, определяющие развитие крупнейших структур Вселенной.
Невидимая сеть, связывающая галактики
Хотя человек никогда не сможет увидеть магнитные поля глазами, современные методы наблюдений постепенно делают их доступными для науки. Новое исследование показало, что невидимые магнитные структуры образуют сложную сеть, пронизывающую гигантские скопления галактик и оказывающую влияние на движение вещества в масштабах миллионов световых лет.
Подобные работы позволяют глубже понять устройство Вселенной. Они помогают объединить знания о плазме, космических лучах, межгалактическом газе и формировании галактик в единую картину. Чем подробнее становятся подобные карты, тем ближе астрономы подходят к пониманию фундаментальных процессов, которые на протяжении миллиардов лет определяли эволюцию космоса.
Источники:
Статья создана по материалам Space.com
