نفق مغناطيسي يحيط بالأرض

ماذا لو تمكنت أعيننا من رؤية موجات الراديو؟

إذا استطعنا ، فقد نتمكن من النظر إلى السماء ورؤية نفق من الخيوط الشبيهة بالحبال المصنوعة من موجات الراديو. سيكون طول الهيكل حوالي 1000 سنة ضوئية وسيكون على بعد حوالي 350 سنة ضوئية.

يشرح هذا النفق اثنتين من ألمع ميزات الراديو في السماء.

اكتشف علماء الفلك منطقة نورث بولار سبير ومنطقة المروحة في الستينيات عندما كان علم الفلك الراديوي في طريقه. إن North Polar Spur عبارة عن سلسلة من التلال الضخمة من الغاز الساخن ترتفع فوق مستوى مجرة ​​درب التبانة. تبعث أشعة سينية وموجات راديو. على مدى عقود منذ اكتشافه ، كان هناك نقاش مستمر حول ماهيته في الواقع ومدى بعده. اعتقد علماء الفلك أنه يمكن أن يكون مرتبطًا بفقاعات فيرمي أو ميزة نحتتها انفجارات المستعرات الأعظمية القديمة.

تعد منطقة Fan واحدة من أكثر ميزات الراديو الاستقطابية المهيمنة في السماء. هناك جدل حول طبيعة منطقة المشجعين أيضًا ، حيث يقول البعض إنها ميزة محلية والبعض يجادل بأنها على نطاق مجري.

يُرى المجرة في موجات الراديو في العرض التقليدي مع وجود مركز المجرة في منتصف الصورة. الائتمان: Haslam et al. (1982) مع شروح من قبل جيه ويست.

قدم فريق من الباحثين من كندا والولايات المتحدة دليلًا في ورقة جديدة تُظهر أن زوجًا من الميزات مرتبطان. عنوان الورقة هو ' نموذج موحد لمنطقة المروحة و North Polar Spur: حزمة من الخيوط في المجرة المحلية . ' المؤلف الرئيسي هو الدكتورة جينيفر ويست ، باحثة مساعدة في معهد دنلاب لعلم الفلك والفيزياء الفلكية بجامعة تورنتو.

'إذا نظرنا إلى السماء ، فسنرى هذا الهيكل الشبيه بالنفق في كل اتجاه نظرنا إليه تقريبًا - أي إذا كانت لدينا عيون يمكنها رؤية ضوء الراديو.'

د. جينيفر ويست ، معهد دنلاب للفلك

يقول المؤلفون أن كلاً من NPS ومنطقة المشجعين هما جزءان من نفس الميزة. تتكون هذه الميزة من 'حبال' يبلغ طولها 1000 سنة ضوئية ، وتتكون نفسها من جسيمات مشحونة ومجال مغناطيسي. إنهم أمام أعيننا مباشرة ، لكننا لا نستطيع رؤيتهم. يوضح ويست: 'إذا نظرنا إلى الأعلى في السماء ، فسنرى هذا الهيكل الذي يشبه النفق في كل اتجاه تقريبًا - أي إذا كانت لدينا عيون يمكنها رؤية ضوء الراديو.'

تظهر هذه الصورة من الدراسة النفق عند 30 جيجا هرتز. يكتسح North Polar Spur لأعلى وإلى اليمين ، بينما منطقة Fan على اليسار. حقوق الصورة: ويست وآخرون ، 2021.

يوضح ويست في بيان صحفي أن 'المجالات المغناطيسية لا توجد بمعزل عن غيرها'. كانت الحيلة هي معرفة كيفية ارتباط هذين الاثنين. تعتقد ويست أن فريقها هو أول مجموعة من علماء الفلك ينضمون إلى زوج من السمات.

تقول ويست إنها كانت تفكر في زوج من الميزات لمدة 15 عامًا منذ أن شاهدت لأول مرة خريطة راديو للسماء. في السنوات الأخيرة ، قامت ببناء نموذج كمبيوتر يوضح كيف ستبدو سماء الراديو من الأرض حيث قامت بتغيير شكل وموقع حبال الراديو الطويلة. جعل هذا النموذج من الممكن 'بناء' بنية الراديو من حولنا. أظهر لها كيف ستبدو السماء من خلال التلسكوبات الراديوية. أعطاها النموذج منظورًا جديدًا ساعدها في مطابقة البيانات بالبيانات المرصودة.

لعبت ورقة من عام 1965 دورًا في الاكتشاف.

'منذ بضع سنوات ، أخبرني أحد المؤلفين المشاركين لدينا ، توم لانديكر ، عن ذلك ورقة من عام 1965 ، من الأيام الأولى لعلم الفلك الراديوي ، 'قال ويست. 'استنادًا إلى البيانات الخام المتاحة في هذا الوقت ، توقع المؤلفان (ماثيوسون وميلن) أن هذه الإشارات الراديوية المستقطبة يمكن أن تنشأ من رؤيتنا للذراع المحلي للمجرة من داخلها. ألهمتني تلك الورقة لتطوير هذه الفكرة وربط نموذجي بالبيانات الأفضل إلى حد كبير التي تقدمها لنا تلسكوباتنا اليوم '.

'ينظر معظم علماء الفلك إلى خريطة بالقطب الشمالي للمجرة لأعلى ومركز المجرة في المنتصف.'

د. جينيفر ويست ، معهد دنلاب للفلك

يقارن الغرب عملهم بخريطة الأرض. وبالطبع فإن القطب الشمالي على القمة وخط الاستواء في المنتصف. ولكن يمكن استخلاصها من منظور مختلف ، وهو ما سمح لها نموذج الكمبيوتر في ويست بالقيام به. تشرح قائلة: 'ينظر معظم علماء الفلك إلى خريطة بالقطب الشمالي للمجرة للأعلى ومركز المجرة في المنتصف'. 'كان الجزء المهم الذي ألهم هذه الفكرة هو إعادة رسم تلك الخريطة بنقطة مختلفة في المنتصف.'

على اليسار: السماء كما تظهر في الموجات المستقطبة الراديوية. تُظهر الخطوط الشبيهة بفان جوخ اتجاه المجال المغناطيسي. يتم عرض بيانات الراديو هذه مسقطة كما يمكن رؤيتها في السماء جنبًا إلى جنب مع ألمع النجوم والأبراج الخطوط العريضة وأسماء الأبراج متراكبة. الائتمان: مرصد دومينيون للفيزياء الفلكية / تلسكوب فيلا إليسا / ESA / Planck Collaboration / Stellarium / J. غرب. على اليمين: السماء في نفس الاتجاه والإسقاط كما يمكن رؤيتها بأعيننا. يتم عرض نفس النجوم والأبراج اللامعة كما في الصورة السابقة. الائتمان: Stellarium / J. غرب.

'هذا عمل ذكي للغاية.'

الدكتور بريان جينسلر ، مؤلف مشارك في الدراسة.

يقول الدكتور بريان جينسلر ، الأستاذ في معهد دنلاب ومؤلف المنشور: 'هذا عمل ذكي للغاية'. 'عندما عرضت جينيفر هذا علي لأول مرة ، اعتقدت أنه كان' بعيدًا 'عن أن يكون هناك تفسير محتمل. لكنها تمكنت في النهاية من إقناعي! الآن أنا متحمس لرؤية رد فعل بقية مجتمع علم الفلك '.

ويست خبير في المجرات و ISM. إنها تتطلع إلى مزيد من الأبحاث التي نأمل أن تكتشف كيف ترتبط الهياكل المغناطيسية المختلفة في السماء.

تشرح قائلة: 'المجالات المغناطيسية لا توجد بمعزل عن غيرها'. 'يجب عليهم جميعًا الاتصال ببعضهم البعض. لذا فإن الخطوة التالية هي فهم أفضل لكيفية ارتباط هذا المجال المغناطيسي المحلي بالمجال المغنطيسي للمجرة واسع النطاق وأيضًا بالمجالات المغناطيسية الأصغر لشمسنا وأرضنا. '

يوضح هذا الشكل من الدراسة ترتيب بعض الحلقات المبنية على أسطوانات متداخلة. الرسم البياني ليس مقياسًا ، لكن موضع الخيوط صحيح فيما يتعلق بموضع الشمس ونسبة لبعضها البعض. حقوق الصورة: West et al. 2021.

لا يمكننا رؤية هذه الهياكل بأعيننا. لكن معرفة أنهم موجودون هناك هو توسع في التفكير.

قال ويست: 'أعتقد أنه من الرائع أن نتخيل أن هذه الهياكل موجودة في كل مكان كلما نظرنا إلى السماء ليلا'.

لسنوات ، جادل علماء الفلك حول طبيعة North Polar Spur. أنتجت البحوث المختلفة تناقضات. تظهر بعض الدراسات أنها ميزة بعيدة ، بينما تظهر دراسات أخرى أنها أكثر محلية. تقول ويست وزملاؤها في الدراسة إن ورقتهم البحثية قد حلت هذه التناقضات. 'نظهر أن هذا النموذج يتوافق مع العدد الكبير من الدراسات القائمة على الملاحظة في هذه المناطق ، وهو قادر على حل تناقض واضح في الأدبيات التي تشير إلى أن جزء خط العرض العالي من NPS قريب ، في حين أن أجزاء خط العرض الأدنى تكون أكثر بعدًا.'

كتب المؤلفون: 'هذا النموذج له آثار لتطوير نموذج شامل للحقول المغناطيسية في المجرات'. 'ما زلنا لا نفهم تمامًا أصل وتطور الحقول المغناطيسية المنتظمة في المجرات وكيف يتم الحفاظ على هذا المجال.'

النموذج لا يتطابق تمامًا مع الملاحظات. تظهر المناطق الصفراء اختلاف الاستقطاب بين النموذج والبيانات الموجودة في هذه الصورة من الدراسة. لكن مجالات الخلاف تقع في المقام الأول على أطراف NPS. يعتقد الفريق أن بعض الهياكل الأمامية تسبب بعض الاستقطاب ويقولون إن النموذج لا يزال يتفق بشكل عام مع البيانات. حقوق الصورة: West et al. 2021.

يأمل الفريق أن يؤدي فهم ميزات مثل النفق بشكل أفضل إلى فهم أفضل للميزات المغناطيسية البعيدة. توجد خيوط أكثر اتساعًا من تلك الموجودة ، وكذلك الفقاعات والفقاعات الفائقة. لاحظها علماء الفلك في مناطق أبعد من درب التبانة.

لكن دراسة هذه الميزات البعيدة أمر صعب. ويخلص الفريق إلى أنه 'وبالتالي ، فمن المحتمل أننا لا نمتلك حاليًا الدقة والحساسية لرؤية هذا المستوى من الهيكل في العديد من المواقع باستثناء البيئة المحلية وربما في ذراع Perseus'.

أكثر:

• خبر صحفى: اكتشف عالم الفلك دنلاب أننا قد نكون محاطين ببنية تشبه النفق
• بحث جديد: نموذج موحد لمنطقة المروحة ونورث بولار سبير: حزمة من الخيوط في المجرة المحلية
• الكون اليوم: علماء الفلك يعثرون على مصدر فقاعات الغاز الضخمة المتدفقة من مجرة ​​درب التبانة ، ولا توجد فكرة حتى الآن عن سبب حدوثها