إن المجرات الحلزونية لها حقول مغناطيسية معروفة منذ أكثر من نصف قرن (والتنبؤات بأنها يجب أن تكون موجودة قبل الاكتشاف بعدة سنوات) ، وقد تم رسم خرائط لبعض المجالات المغناطيسية بتفاصيل دقيقة.
ولكن كيف أصبحت هذه المجالات المغناطيسية تتمتع بالخصائص التي نلاحظها؟ وكيف تستمر؟
قد تحتوي ورقة بحثية حديثة قام بها علماء الفلك البريطانيون Stas Shabala و James Mead و Paul Alexander على إجابات على هذه الأسئلة ، حيث تلعب أربع عمليات فيزيائية دورًا رئيسيًا: خطأ الغاز البارد على القرص ، وردود المستعرات الأعظمية (يزيد هذان الأمران من الاضطراب المغناطيسي الهيدروديناميكي) ، تكوين النجوم (هذا يزيل الغاز وبالتالي الطاقة المضطربة من الغاز البارد) ، ودوران المجرة التفاضلية (وهذا ينقل باستمرار طاقة المجال من الحقل العشوائي غير المترابط إلى حقل منظم). ومع ذلك ، هناك حاجة إلى عملية رئيسية أخرى واحدة على الأقل ، لأن نماذج الفلكيين غير متسقة مع الحقول المرصودة للمجرات اللولبية الضخمة.
يشير انبعاث السنكروترون الراديوي للإلكترونات عالية الطاقة في الوسط النجمي (ISM) إلى وجود مجالات مغناطيسية في المجرات. تشير مقاييس الدوران (RM) للمصادر المستقطبة للخلفية إلى نوعين من المجال: حقل عشوائي غير متماسك على المقاييس الأكبر من الاضطراب في ISM ؛ وكتب المؤلفان: "مجال مرتب حلزوني يظهر تناسقًا واسع النطاق". "بالنسبة لمجرة نموذجية ، فإن هذه الحقول لها نقاط قوة قليلة μG. في مجرة مثل M51 ، لوحظ أن المجال المغناطيسي المتماسك يرتبط بالأذرع اللولبية البصرية. هذه الحقول مهمة في تكوين النجوم وفيزياء الأشعة الكونية ، ويمكن أن يكون لها أيضًا تأثير على تطور المجرة ، ولكن على الرغم من أهميتها ، لا تزال الأسئلة حول أصلها وتطورها وبنيتها دون حل إلى حد كبير ".
يحقق هذا المجال في الفيزياء الفلكية تقدمًا سريعًا ، مع فهم كيفية إنشاء المجال العشوائي بعد أن أصبح راسخًا بشكل معقول فقط في العقد الماضي أو نحو ذلك (يتم إنشاؤه عن طريق الاضطراب في ISM ، على غرار مرحلة مغناطيسية هيدروديناميكية (MHD) أحادية الطور السائل ، حيث يتم تجميد خطوط المجال المغناطيسي). من ناحية أخرى ، فإن إنتاج الحقل الواسع النطاق من خلال لف الحقول العشوائية إلى دوامة ، عن طريق الدوران التفاضلي (دينامو) ، كان معروفًا لفترة أطول.
أصبحت تفاصيل كيفية ترتيب المجال المطلوب في اللوالب عندما تكونت تلك المجرات نفسها - في غضون بضع مئات ملايين السنين من فصل المادة الباريونية والإشعاع (التي أدت إلى ظهور الخلفية الميكروية الكونية التي نراها اليوم) - واضحة ، على الرغم من الاختبار هذه الفرضيات ليست ممكنة بعد ، من خلال الملاحظة (تم دراسة عدد قليل جدًا من المجرات عالية الانزياح الأحمر في الفترة الضوئية و NIR ، ناهيك عن تعيين حقولها المغناطيسية بالتفصيل).
"نقدم أول محاولة (على حد علمنا) لتضمين المجالات المغناطيسية في تكوين مجرة ونموذج تطور متماسكين. يتم توقع عدد من خصائص المجرات ، ونقارنها بالبيانات المتاحة ، ”يقول Shabala و Mead و Alexander. يبدأون بتشكيل المجرات التحليلية ونموذج التطور ، الذي "يتتبع تبريد الغاز ، وتشكيل النجوم ، وعمليات التغذية الراجعة المختلفة في سياق كوني. يكرر النموذج في وقت واحد خصائص المجرات المحلية ، وتاريخ تكوين النجوم للكون ، وتطور وظيفة الكتلة النجمية إلى z ~ 1.5 ، والتراكم المبكر للمجرات الضخمة. " تعتبر النقطة المركزية في النموذج هي الطاقة الحركية المضطربة لـ ISM وطاقة المجال المغناطيسي العشوائي: يصبح كلاهما متساوين في المقاييس الزمنية التي تكون فورية في المقاييس الزمنية الكونية.
وبالتالي فإن المحركات هي العمليات الفيزيائية التي تضخ الطاقة في ISM ، والتي تزيل الطاقة منها.
كتب المؤلفان: "أحد أهم مصادر حقن الطاقة في ISM هو المستعرات الأعظمية". "تكوين النجوم يزيل الطاقة المضطربة" ، كما تتوقع ، والغاز المتراكم من المادة المظلمة هالة ترسب طاقتها المحتملة في الاضطراب. " في نموذجهم ، لا يوجد سوى أربعة معلمات مجانية - ثلاثة تصف كفاءة العمليات التي تضيف أو تزيل الاضطراب من ISM ، وواحدة مدى سرعة ظهور الحقول المغناطيسية المرتبة من الحقول العشوائية.
هل شبالا وميد وألكسندر متحمسون لنتائجهم؟ أنت القاضي: "يتم استخدام عينتين محليتين لاختبار النماذج. يعيد النموذج إنتاج شدة المجال المغناطيسي وإضاءة الراديو بشكل جيد عبر مجموعة واسعة من المجرات ذات الكتلة المنخفضة والمتوسطة. "
وما الذي يعتقدون أنه ضروري لمراعاة الملاحظات الفلكية التفصيلية للمجرات اللولبية عالية الكتلة؟ "إدراج طرد الغاز من قبل AGNs أمر ضروري من أجل إخماد تبريد الغاز."
وغني عن القول أن الجيل التالي من المقاريب الراديوية - EVLA و SKA و LOFAR - سيخضع جميع نماذج المجالات المغناطيسية في المجرات (وليس اللوالب فقط) لاختبارات أكثر صرامة (وحتى تمكين الفرضيات حول تشكيل تلك الحقول ، قبل أكثر من 10 مليار سنة ، ليتم اختبارها).
المصدر: المجالات المغناطيسية في المجرات: I. أقراص الراديو في المجرات المتأخرة المحلية
