Hiljuti vaatasime väga ebatavalist tüüpi kaarti – the Faraday taevas . Nüüd on rahvusvaheline teadlaste meeskond, sealhulgas mereväe uurimislabori töötajad, koondanud oma teabe ja loonud ühe seni kõige täpsema kaardi Linnutee magnetväljade kohta. Nagu kõigil galaktikatel, on ka meie galaktikatel magnetiline 'isiksus', kuid see, kust need väljad tulevad ja kuidas need tekivad, on tõeline mõistatus. Teadlased on alati lihtsalt eeldanud, et need on loodud mehaaniliste protsesside abil, nagu need, mis toimuvad Maa sisemuses ja Päikesel. Nüüd annab uus uuring teadlastele veelgi parema ülevaate galaktika magnetväljade struktuurist, nagu seda on näha kogu meie galaktikas.
Max Plancki astrofüüsika instituudi (MPA) juhitud meeskond kogus oma teabe ja koostas selle teoreetiliste simulatsioonidega, et luua veel üks üksikasjalik magnettaeva kaart. Nagu NRL-i dr Tracy Clarke, uurimisrühma liige selgitab: 'Nende uute tehnikate rakendamise võti seisneb selles, et see projekt toob kokku üle 30 teadlase 26 erineva projektiga ja üle 41 000 mõõtmise üle taeva. Saadud andmebaas on võrdne kogu taevaga allikatega, mis on eraldatud kahe täiskuu nurga kaugusel. See tohutu andmehulk annab uue 'kõik taeva' ilme, mis võimaldab teadlastel mõõta Linnutee magnetilist struktuuri pisimate üksikasjadega.
Sellel taevakaardil on Galaktilise ketta mõju korrigeerimine tehtud, et rõhutada nõrgemaid magnetvälja struktuure. Magnetvälja suunad ketta kohal ja all tunduvad olevat diametraalselt vastupidised, mida näitavad positiivsed (punane) ja negatiivsed (sinine) väärtused. Analoogne suunamuutus toimub üle vertikaalse keskjoone, mis kulgeb läbi Linnutee keskpunkti. (Pildi krediit: Max Plancki astrofüüsika instituut)
Mis on sellel kaardil nii 'uut'? Seekord vaatleme suurust nimega Faraday sügavus – idee, mis sõltub magnetväljadele seatud vaatevälja teabest. See loodi enam kui 41 000 üksiku mõõtmise kombineerimisel, mis seejärel kombineeriti uue kujutise rekonstrueerimise meetodi abil. Antud juhul on kõik MPA teadlased uue infoväljateooria distsipliini spetsialistid. Dr Tracy Clarke, kes töötab NRLi kaugseireosakonnas, on osa rahvusvaheliste raadioastronoomide meeskonnast, kes andis andmebaasi raadiovaatlusi. See on suures ulatuses magnetism… ja annab isegi väikseimad magnetilised omadused, mis võimaldavad teadlastel paremini mõista galaktilise gaasi turbulentsi olemust.Faraday efekti kontseptsioon pole uus. Teadlased on neid välju vaadelnud ja mõõtnud viimase pooleteise sajandi jooksul. Kuidas seda tehakse? Kui polariseeritud valgus läbib magnetiseeritud keskkonda, pöördub polarisatsioonitasand… seda protsessi nimetatakse Faraday pöörlemiseks. Pöörlemissagedus näitab välja suunda ja tugevust ning seeläbi ka selle omadusi. Polariseeritud valgust tekitavad ka raadioallikad. Erinevaid sagedusi kasutades saab sellisel alternatiivsel viisil mõõta ka Faraday pöörlemist. Kõiki neid ainulaadseid mõõtmisi kombineerides saavad teadlased teavet ühe Linnutee tee kohta. 'Suure pildi' edasiseks täiustamiseks tuleb teavet koguda erinevatest allikatest – see vajadus on täidetud 26 erineva vaatlusprojektiga, mis hõlmasid kokku 41 330 individuaalset mõõtmist. Et anda teile aimu suurusest, on see umbes üks raadioallikas taeva ruutkraadi kohta!
Ebakindlus Faraday kaardil. Pange tähele, et väärtuste vahemik on oluliselt väiksem kui Faraday kaardil (joonis 1). Taeva lõunapooluse piirkonnas on mõõtemääramatused andmepunktide väikese tiheduse tõttu eriti suured. (Pildi krediit: Max Plancki astrofüüsika instituut)
Isegi sellise sügavuse korral on lõunataevas endiselt piirkondi, kus on kataloogitud vaid mõned mõõtmised. Lünkade täitmiseks ja realistlikuma ülevaate saamiseks peavad teadlased interpoleerima olemasolevaid andmepunkte, mille nad on registreerinud. Seda tüüpi andmed põhjustavad aga täpsusega probleeme. Ehkki võite arvata, et täpsematel mõõtmistel on kaardile suurim mõju, pole teadlased päris kindlad, kui usaldusväärne ükski mõõtmine võib olla – eriti kui neid võib mõjutada neid ümbritsev keskkond. Sel juhul ei ole kõige täpsemad mõõtmised kaardistamispunktides alati kõrgeimad. Nagu Heisenberg, on ka mõõtmiste saamise protsessiga seotud ebakindlus, kuna protsess on nii keeruline. Üks väike viga võib kaardi sisus tohutult moonutada.Tänu MPA koostatud algoritmile suudavad teadlased pilte kokku pannes seda tüüpi raskustega enesekindlalt silmitsi seista. Algoritm, mida nimetatakse 'laiendatud kriitiliseks filtriks', kasutab uute distsipliinide tööriistu, mida tuntakse teabevälja teooriana – väljadele rakendatavat loogilist ja statistilist meetodit. Siiani on see osutunud tõhusaks meetodiks vigade väljarookimiseks ja on osutunud isegi kasulikuks muudes teadusvaldkondades, nagu meditsiin või geograafia mitmesugustes pildi- ja signaalitöötlusrakendustes.
Kuigi see uus kaart on suurepärane abiline meie enda galaktika uurimisel, aitab see sillutada teed ka ekstragalaktilisi magnetvälju uurivatele teadlastele. Kuna tulevik pakub uut tüüpi raadioteleskoope, nagu LOFAR, eVLA, ASKAP, MeerKAT ja SKA, on kaart Faraday efekti mõõtmise peamine allikas, mis võimaldab teadlastel pilti värskendada ja meie arusaamist selle päritolust paremaks muuta. galaktilised magnetväljad.
Algse loo allikas: Naval Research Laboratory uudised .