Forskere opdager enorme magnetiske toroider i Mælkevejens halo

Oprindelsen og udviklingen af ​​kosmiske magnetfelter er et langvarigt uløst spørgsmål på grænsen til astronomi og astrofysisk forskning og er blevet udvalgt som et af nøgleområderne for undersøgelse for mange store radioteleskoper i verdensklasse, herunder Square Kilometer Array ( SKA) under opførelse. At bestemme de store magnetiske feltstrukturer i Mælkevejen har været en stor udfordring for mange astronomer i verden i årtier.

I en ny undersøgelse offentliggjort i The Astrophysical Journal den 10. maj har Dr. Xu Jun og Prof. Han Jinlin fra National Astronomical Observatories of the Chinese Academy of Sciences (NAOC) afsløret enorme magnetiske toroider i Mælkevejens glorie, som er fundamentale for udbredelse af kosmisk stråle og giver afgørende begrænsning af de fysiske processer i det interstellare medium og oprindelsen af ​​kosmiske magnetfelter.

Prof. Han, en førende videnskabsmand inden for dette forskningsfelt, har bestemt de magnetiske feltstrukturer langs den galaktiske skives spiralarme gennem et langsigtet projekt med måling af polarisering af pulsarer og deres Faraday-effekter.

I 1997 fandt han en slående antisymmetri af Faraday-effekterne af kosmiske radiokilder på himlen med hensyn til koordinaterne for vores Mælkevejsgalakse, som fortæller, at magnetfelterne i Mælkevejens halo har en ringformet feltstruktur , med omvendte magnetfeltretninger under og over det galaktiske plan.

Men at bestemme størrelsen af ​​disse toroider eller styrken af ​​deres magnetiske felter har været en svær opgave for astronomer i årtier.

De havde mistanke om, at antisymmetrien i himmelfordelingen af ​​Faraday-effekter fra radiokilder kun kunne frembringes af det interstellare medium i nærheden af ​​solen, fordi pulsarer og nogle nærliggende radioemissionsobjekter, som er ret tæt på solen, viser Faraday-effekter i overensstemmelse med anti-symmetri.

Nøglen er at vise, hvorvidt magnetiske felter i den store galaktiske glorie havde en sådan toroidformet struktur uden for solens nærhed.

I denne undersøgelse foreslog Prof. Han innovativt, at Faraday-rotationen fra det interstellare medium i nærheden af ​​solen kunne tælles ved målingerne af et stort antal pulsarer, hvoraf nogle for nylig er opnået af Five-hundred Aperture Spherical radioteleskop (FAST) alene, og derefter kunne bidraget trækkes fra målingerne af kosmiske baggrundskilder.

Alle Faraday rotationsmålingsdata i de sidste 30 år blev indsamlet af Dr. Xu. Gennem dataanalyse fandt forskerne ud af, at antisymmetrien af ​​Faraday-rotationsmålingerne forårsaget af mediet i den galaktiske glorie eksisterer på hele himlen, fra midten til anti-centret af vores Mælkevej, hvilket indebærer, at de toroidale magnetfelter af en sådan mærkelig symmetri har en enorm størrelse, der eksisterer i en radius fra 6.000 lysår til 50.000 lysår fra centrum af Mælkevejen.

Denne undersøgelse giver mennesker en ny forståelse af vores Mælkevejs fysik og er et vartegn for forskningen i de kosmiske magnetfelter.

Flere oplysninger: J. Xu et al., The Huge Magnetic Toroids in the Milky Way Halo, The Astrophysical Journal (2024). DOI:10.3847/1538-4357/ad3a61

Journaloplysninger: Astrofysisk tidsskrift

Leveret af Chinese Academy of Sciences