Nyligen tittade vi på en mycket ovanlig typ av karta - Faraday Sky. Liksom alla galaxer har vår magnetiska "personlighet", men precis där dessa fält kommer från och hur de skapas är ett äkta mysterium. Forskare har alltid helt enkelt antagit att de skapades av mekaniska processer som de som förekommer i jordens inre och solen. Nu kommer en ny studie att ge forskare en ännu bättre förståelse för strukturen hos galaktiska magnetfält sett i vår galax.
Teamet, som leds av Max Planck Institute for Astrophysics (MPA), samlade in sin information och sammanställde den med teoretiska simuleringar för att skapa ännu en detaljerad karta över den magnetiska himlen. Som NRL: s Dr Tracy Clarke, en medlem av forskargruppen förklarar, ”Nyckeln till att tillämpa dessa nya tekniker är att det här projektet samlar över 30 forskare med 26 olika projekt och mer än 41 000 mätningar över himlen. Den resulterande databasen motsvarar peppar hela himlen med källor separerade med ett vinkelavstånd av två fulla månar. ” Denna enorma mängd data ger en ny "all-sky" -utseende som gör det möjligt för forskare att mäta den magnetiska strukturen på Vintergatan i liten detalj.
Vad är så "nytt" med den här kartan? Den här gången tittar vi på en mängd som kallas Faraday-djupet - en idé beroende på en siktlinjeinformation på magnetfältet. Det skapades genom att kombinera mer än 41 000 singelmätningar som sedan kombinerades med en ny bildrekonstruktionsmetod. I detta fall är alla forskare vid MPA specialister på den nya disciplinen för informationsfältsteori. Dr. Tracy Clarke, som arbetar i NRL: s avkänningsavdelning, är en del av teamet av internationella radioastronomer som tillhandahöll radioobservationer för databasen. Det är magnetism i stor skala ... och tillhandahåller även de minsta magnetiska drag som gör det möjligt för forskare att ytterligare förstå arten av galaktisk gasturbulens.
Begreppet Faraday-effekten är inte nytt. Forskare har observerat och mätt dessa fält under det senaste hundra seklet. Hur görs det? När polariserat ljus passerar genom ett magnetiserat medium, vänder polarisationsplanet ... en process som kallas Faraday rotation. Rotationsmängden visar fältets riktning och styrka och därmed dess egenskaper. Polariserat ljus genereras också från radiokällor. Genom att använda olika frekvenser kan Faraday-rotationen också mätas på detta alternativa sätt. Genom att kombinera alla dessa unika mätningar kan forskare skaffa information om en enda väg genom Vintergatan. För att ytterligare förbättra den "stora bilden" måste information samlas in från en mängd olika källor - ett behov fyllt av 26 olika observationsprojekt som sammanlagde totalt 41 330 individuella mätningar. För att ge dig en ledtråd av storleken, som slutar vara ungefär en radiokälla per kvadratgrad himmel!
Även med djup som detta finns det fortfarande områden på den södra himlen där bara några få mätningar har katalogiserats. För att fylla i luckorna och ge en mer realistisk bild måste forskare "interpolera mellan befintliga datapunkter som de har registrerat." Men denna typ av data orsakar vissa problem med noggrannhet. Även om du kanske tror att de mer exakta mätningarna skulle ha störst inverkan på kartan, är forskarna inte helt säkra på hur tillförlitlig enstaka mätning kan vara - särskilt när de kan påverkas av miljön runt dem. I det här fallet rankas inte alltid de mest exakta mätningarna högst i kartpunkter. Liksom Heisenberg, det finns en osäkerhet i samband med processen att få mätningar eftersom processen är så komplex. Bara ett litet misstag kan leda till en enorm snedvridning av kartans innehåll.
Tack vare en algoritm utformad av MPA kan forskare möta dessa typer av svårigheter med förtroende när de sätter ihop bilderna. Algoritmen, kallad det "utvidgade kritiska filtret", använder verktyg från nya discipliner kända som informationsfältsteori - en logisk och statistisk metod som används på fält. Hittills har det visat sig vara en effektiv metod för att rensa bort fel och har till och med visat sig vara en tillgång för andra vetenskapliga områden som medicin eller geografi för en rad bilder och signalbehandlingsapplikationer.
Även om den här nya kartan är en bra assistent för att studera vår egen galax, kommer den att hjälpa till att bana väg för forskare som också studerar extragalaktiska magnetfält. Eftersom framtiden tillhandahåller nya typer av radioteleskop som LOFAR, eVLA, ASKAP, MeerKAT och SKA, kommer kartan att vara en viktig resurs för mätningar av Faraday-effekten - vilket gör det möjligt för forskare att uppdatera bilden och främja vår förståelse för ursprunget till galaktiska magnetfält.
Original berättelse Källa: Naval Research Laboratory News.
