Mappa campi magnetici Via Lattea

In questa mappa del cielo è stata applicata una correzione dell’effetto del disco galattico, per enfatizzare le strutture dei campi magnetici più deboli. Le direzioni del campo magnetico sopra e sotto il disco, sembrano diametralmente opposte, come indicato dai valori positivi in rosso e negativi in blu. Un analogo cambiamento di direzione avviene attraverso la linea centrale verticale, che passa per il centro della Via Lattea.

campi magnetici via lattea

di Tammy Plotner

Complimenti agli scienziati dell’Istituto Max Planck e al team internazionale di radioastronomi per l’incredibile nuova mappa dei campi magnetici della nostra galassia! Questa unica mappa del cielo completo ha sorpassato i suoi predecessori e ci fornisce dettagli della struttura del campo magnetico della Via Lattea come mai prima d’ora. Cosa c’è di tanto speciale? Ci mostra una qualità conosciuta come profondità di Faraday, un concetto che agisce lungo una specifica linea di vista. Per creare la mappa sono stati uniti i dati di 41.000 misurazioni raccolte con una nuova tecnica di ricostruzione. Ora possiamo vedere non solo la struttura maggiore dei campi magnetici, ma caratteristiche meno ovvie come la turbolenza nei gas galattici.
Quindi cosa significa questa mappa esattamente? Tutte le galassie possiedono campi magnetici, ma la loro fonte è un mistero. Ad oggi possiamo solo ipotizzare che derivino da processi di dinamo…dove l’energia meccanica viene trasformata in energia magnetica. Questo tipo di creazione è normale e avviene qui sulla Terra, nel Sole e persino nelle piccole radio portatili. Mostrandoci dove si trovino le strutture del campo magnetico nella Via Lattea, ci fornisce una migliore comprensione delle dinamo galattiche.

Fig.1: La mappa del cielo dell’effetto Faraday causato dai campi magnetici della Via Lattea. I colori rosso e blu indicano regioni del cielo dove il campo magnetico punta verso e si allontana dall’osservatore. La banda della Via Lattea (il piano del disco galattico) si estende orizzontalmente in questa visione panoramica. Il centro della Via Lattea è nel mezzo dell’immagine. Il polo celeste Nord è in alto a sinistra e il Polo Sud è in basso a destra.

Per l’ultimo secolo e mezzo abbiamo saputo della rotazione di Faraday e gli scienziati la usano per misurare i campi magnetici cosmici. Questa azione avviene quando la luce polarizzata attraversa un mezzo magnetizzato e il piano della polarizzazione ruota. La quantità di rotazione dipende dalla forza e dalla direzione del campo magnetico. Osservando la rotazione possiamo capire ulteriormente le proprietà dei campi magnetici in gioco. I radioastronomi raccolgono ed esaminano la luce polarizzata da fonti radio distanti che attraversano la nostra galassia. L’effetto Faraday può quindi essere giudicato misurando la polarizzazione a varie frequenze. Queste misurazioni possono però solo informarci in merito ad un percorso attraverso la Via Lattea. Per vedere nella totalità, è necessario sapere quante fonti sono diffuse nel cielo visibile. Qui è intervenuto il gruppo internazionale di radioastronomi, raccogliendo dati da 26 diversi progetti per un totale di 41300 fonti con una media di una fonte radio per grado quadrato di cielo.

Anche se questa sembra una ricchezza di informazioni, non è ancora abbastanza. Ci sono aree enormi, soprattutto nel cielo sud, delle quali abbiamo poche misurazioni. Per questa carenza di dati dobbiamo interpolare tra punti di dati esistenti e questo crea i suoi problemi. Prima di tutto l’accuratezza varia e misurazioni più precise dovrebbero aiutare. Inoltre gli astronomi non sono esattamente certi di quanto affidabile possa essere una singola misurazione. Inoltre ci sono incertezze di misurazione per la complessa natura del processo. Un piccolo errore può decuplicare e questo può rovinare la mappa se non corretto. Per correggere questi errori, gli scienziati del MPA hanno sviluppato un nuovo algoritmo per la cattura d’immagine, chiamato “extended critical filter”. Il team ha utilizzato degli strumenti forniti dalla nuova disciplina detta information field theory, che associa metodi logici e statistici. Questo nuovo lavoro è emozionante, perchè può anche essere applicato in altri campi scientifici per il processamento di immagini e segnali.

campi magnetici via lattea 2

Fig.2: L’incertezza nella mappa di Faraday. Notate che la gamma di valori è significativamente più piccola che nella mappa di Faraday (foto.1). Nell’area del polo sud celeste, le incertezze di misurazione sono particolarmente elevate per la bassa densità di dati.

“In aggiunta alla dettagliata mappa di Faraday (foto.1), l’algoritmo fornisce una mappa delle incertezze (foto.2). Specialmente nel disco galattico e nella regione meno osservata attorno il polo celeste sud (quadrante in basso a destra), le incertezze sono significativamente più grandi.”, dice il team. “Per meglio enfatizzare le strutture nel campo mangetico galattico, in Fig.3 (sopra) l’effetto del disco galattico è stato rimosso in modo che caratteristiche più deboli sopra e sotto il disco galattico siano meglio visibili. Questo rivela non solo la cospicua banda orizzontale del disco di gas della Via Lattea nel mezzo dell’immagine, ma anche che le direzioni del campo magnetico sembrano opposte sopra e sotto il disco. Avviene un analogo cambio di direzione anche tra i lati sinistro e destro dell’immagine, da un lato all’altro rispetto al centro della Via Lattea”.

La buona notizia è che la teoria della dinamo galattica sembra essere valida. Essa predice strutture simmetriche e la nuova mappa le riflette. In questa proiezione, i campi magnetici sono allineati parallelamente al piano del disco galattico in una spirale. Questa direzione è opposta sopra e sotto il disco e le simmetrie osservate nella mappa di Faraday nascono dalla nostra posizione nel disco galattico. Qui vediamo sia strutture grandi che piccole, legate alle strutture di gas turbolento e dinamico della Via Lattea. Questo nuovo algoritmo inoltre caratterizza la distribuzione di dimensione di queste strutture. Le grandi sono più definitive rispetto a quelle piccole, cosa normale per i sistemi turbolenti. Questo spettro può essere quindi confrontato con i modelli di dinamica, per esaminare la teoria della dinamo.
Questa nuova incredibile mappa ci fornisce informazione sui campi magnetici extragalattici e ci permette un avanzamento importante in progetti con radiotelescopi, come il LOFAR, eVLA, ASKAP, Meerkat e SKA, per rivelare il mistero dell’origine dei campi magnetici galattici.

Tammy è autrice professionista in ambito astronomico, Presidente Emerito del Warren Rupp Observatory ed ex Astronomical League Executive Secretary. Ha ricevuto molti premi in astronomia, incluso il Great Lakes Astronomy Achievement Award, il RG Wright Service Award ed è stata la prima donna in astronomia a raggiungere il Comet Hunter’s Gold Status. Fonte – altrogiornale

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