Международная группа ученых успешно составила карту магнитного поля нашей галактики, Млечного Пути, используя телескопы, наблюдающие за небом в микроволновом диапазоне. Новое исследование опубликовано в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Команда использовала телескоп QUIJOTE (Q-U-I JOint TEnerife) Collaboration, расположенный в обсерватории Тейде на Тенерифе на Канарских островах. Она состоит из двух телескопов диаметром 2,5 м, которые наблюдают за небом в микроволновой части электромагнитного спектра.
Картирование началось в 2012 году под руководством Института астрофизики Канарских островов (IAC). Почти десять лет спустя коллаборация представила серию из 6 научных статей, дающих наиболее точное на сегодняшний день описание поляризации излучения Млечного Пути на микроволновых длинах волн. Поляризация - это свойство поперечных волн, таких как световые волны, которое определяет направление колебаний волн и указывает на наличие магнитного поля.
Эти исследования дополняют предыдущие космические миссии, посвященные изучению космического микроволнового фонового излучения (CMB) - ископаемого излучения, оставшегося после Большого взрыва, которое дало подробное представление о ранней истории космоса.
Помимо картирования магнитной структуры Млечного Пути, данные QUIJOTE оказались полезными и в других сценариях. Новые данные также являются уникальным инструментом для изучения аномальной микроволновой эмиссии (AME) - типа излучения, впервые обнаруженного 25 лет назад. Считается, что AME возникает в результате вращения очень мелких частиц пыли в межзвездной среде, которые имеют тенденцию ориентироваться под воздействием галактического магнитного поля.
Новые результаты позволили команде получить информацию о структуре магнитного поля Млечного Пути, а также помогли понять энергетические процессы, происходившие вблизи рождения Вселенной. Чтобы измерить сигналы того времени, ученым необходимо сначала устранить завесу излучения, связанную с нашей собственной Галактикой. Новые карты, полученные с помощью QUIJOTE, как раз и позволяют нам лучше понять эти неуловимые сигналы из широкой Вселенной.
Карты QUIJOTE также позволили изучить недавно обнаруженный избыток микроволнового излучения из центра нашей Галактики. Происхождение этого излучения в настоящее время неизвестно, но оно может быть связано с процессами распада частиц темной материи. С помощью QUIJOTE команда подтвердила существование этого избыточного излучения и нашла некоторые доказательства того, что оно может быть поляризованным.
Наконец, новые карты QUIJOTE позволили систематически изучить более 700 источников излучения в радио-и микроволнах, как галактического, так и внегалактического происхождения, что означает, что эти данные помогают ученым расшифровать сигналы, приходящие из-за пределов нашей галактики, включая космическое микроволновое фоновое излучение.
"Эти новые карты дают детальное описание в новом диапазоне частот, от 10 до 40 ГГц, дополняя данные космических миссий, таких как Planck и WMAP", - комментирует Хосе Альберто Рубиньо, ведущий ученый коллаборации QUIJOTE. "Мы охарактеризовали синхротронное излучение из нашей Галактики с беспрецедентной точностью. Это излучение является результатом эмиссии заряженных частиц, движущихся со скоростями, близкими к скорости света, в галактическом магнитном поле. Эти карты, являющиеся результатом почти 9 000 часов наблюдений, представляют собой уникальный инструмент для изучения магнетизма во Вселенной", - добавляет он.
"Один из самых интересных результатов, который мы обнаружили, заключается в том, что поляризованное синхротронное излучение из нашей Галактики гораздо более изменчиво, чем считалось ранее", - комментирует Елена де ла Хоз, исследователь из Института физики Кантабрии (IFCA). "Полученные нами результаты являются эталоном, который поможет будущим экспериментам сделать надежные обнаружения сигнала CMB", - добавляет она.
"Научные данные свидетельствуют о том, что через доли секунды после Большого взрыва Вселенная прошла через фазу быстрого расширения, называемую инфляцией. Если это верно, то мы ожидаем найти некоторые наблюдаемые последствия при изучении поляризации космического микроволнового фона. Измерить эти ожидаемые особенности сложно, поскольку они малы по амплитуде, а также потому, что они менее яркие, чем поляризованное излучение нашей собственной галактики, - отмечает Рубиньо, - Однако, если мы наконец измерим их, у нас будет косвенная информация о физических условиях на самых ранних стадиях развития нашей Вселенной, когда энергетические масштабы были намного выше тех, которые мы можем получить или изучить с земли. Это имеет огромные последствия для нашего понимания фундаментальной физики".
"Карты QUIJOTE также позволили изучить микроволновое излучение из центра нашей Галактики. Недавно в этом регионе был обнаружен избыток микроволнового излучения, происхождение которого неизвестно, но которое может быть связано с процессами распада частиц темной материи. С помощью QUIJOTE мы подтвердили существование этого избыточного излучения и нашли некоторые доказательства того, что оно может быть поляризованным", - комментирует Федерика Гуиди, исследователь из Парижского астрофизического института (IAP, Франция).
Работа опубликована в сборнике "Научные результаты QUIJOTE-IV. Обзор северного неба в интенсивности и поляризации на частоте 10-20 ГГц с помощью многочастотного прибора", Рубиньо-Мартин и др., опубликованном в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Источник: https://phys.org/news/2023-01-astronomers-microwave-milky.html
