Hvordan får vores Mælkevejsgalakse sin spiralform?

Et spørgsmål, der længe har undret videnskabsmænd, er, hvordan vores Mælkevejsgalakse, som har en elegant spiralform med lange arme, tog denne form.

Universities Space Research Association meddelte i dag, at nye observationer af en anden galakse kaster lys over, hvordan spiralformede galakser som vores egen får deres ikoniske form.

Ifølge forskning fra Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA), magnetiske felter spiller en stærk rolle i udformningen af ​​disse galakser. "Magnetiske felter er usynlige, men de kan påvirke udviklingen af ​​en galakse, " sagde Dr. Enrique Lopez-Rodriguez, en Universities Space Research Association-forsker ved SOFIA Science Center ved NASAs Ames Research Center i Californiens Silicon Valley. "Vi har en ret god forståelse af, hvordan tyngdekraften påvirker galaktiske strukturer, men vi er lige begyndt at lære, hvilken rolle magnetfelter spiller."

Magnetiske felter i spiralgalaksen er på linje med spiralarmene på tværs af hele galaksen - mere end 24, 000 lysår på tværs. Magnetfeltets justering med stjernedannelsen indebærer, at gravitationskræfterne, der skabte galaksens spiralform, også komprimerer magnetfeltet. Justeringen understøtter den førende teori om, hvordan armene tvinges ind i deres spiralform kendt som "densitetsbølgeteori".

Forskere målte magnetiske felter langs spiralarmene i galaksen kaldet NGC 1068, eller M77. Felterne er vist som strømlinjer, der nøje følger de cirkulerende arme.

M77-galaksen er placeret 47 millioner lysår væk i stjernebilledet Cetus. Det har et supermassivt aktivt sort hul i centrum, der er dobbelt så massivt som det sorte hul i hjertet af vores Mælkevejsgalakse. De hvirvlende arme er fyldt med støv, gas og områder med intens stjernedannelse kaldet starbursts.

SOFIAs infrarøde observationer afslører, hvad menneskelige øjne ikke kan:magnetiske felter, der tæt følger de spiralarme fyldt med nyfødte stjerner. Dette understøtter den førende teori om, hvordan disse arme tvinges ind i deres ikoniske form kendt som "densitetsbølgeteori". Der står, at støv, gas og stjerner i armene er ikke fastgjort på plads som vinger på en ventilator. I stedet, materialet bevæger sig langs armene, når tyngdekraften komprimerer det, som genstande på et transportbånd.

Magnetfeltjusteringen strækker sig over hele længden af ​​massivet, arme - cirka 24, 000 lysår på tværs. Dette indebærer, at gravitationskræfterne, der skabte galaksens spiralform, også komprimerer dens magnetfelt, understøtter tæthedsbølgeteorien. Resultaterne er offentliggjort i Astrofysisk tidsskrift .

"Det er første gang, vi har set magnetfelter justeret i så store skalaer med den nuværende stjernefødsel i spiralarmene, " sagde Lopez-Rodriquez. "Det er altid spændende at have observationsbeviser som dette fra SOFIA, der understøtter teorier."

Himmelske magnetfelter er notorisk svære at observere. SOFIAs nyeste instrument, det højopløselige luftbårne bredbåndskamera-Plus, eller HAWC+, bruger langt infrarødt lys til at observere himmelske støvkorn, som flugter vinkelret på magnetfeltlinjer. Ud fra disse resultater, astronomer kan udlede formen og retningen af ​​det ellers usynlige magnetfelt. Langt infrarødt lys giver nøgleinformation om magnetiske felter, fordi signalet ikke er forurenet af emission fra andre mekanismer, såsom spredt synligt lys og stråling fra højenergipartikler. SOFIAs evne til at studere galaksen med langt infrarødt lys, specifikt ved 89 mikron bølgelængden, afslørede hidtil ukendte facetter af dets magnetfelter.

Yderligere observationer som disse fra SOFIA er nødvendige for at forstå, hvordan magnetiske felter påvirker dannelsen og udviklingen af ​​andre typer galakser, såsom dem med uregelmæssige former.