Un nuevo enfoque más accesible y mucho más económico para estudiar la topología y la fuerza de los campos magnéticos interestelares, que se entrecruzan a través del espacio en nuestra galaxia y más allá, que representa una de las fuerzas más potentes de la naturaleza, ha sido desarrollado por investigadores dela Universidad de Wisconsin-Madison.
Junto con la gravedad, los campos magnéticos juegan un papel importante en muchos de los procesos astrofísicos, desde la formación de estrellas hasta la agitación de las nubes masivas de polvo y gas que impregnan el espacio interestelar, que sustentan la estructura y composición de estrellas, planetas y galaxias.En la escala galáctica, los campos magnéticos dominan la aceleración y propagación de los rayos cósmicos, y juegan un papel importante en la transferencia de calor y radiación polarizada.
Además, la radiación polarizada que surge de los campos magnéticos galácticos excede en órdenes de magnitud la del Fondo de microondas cósmico CMB, la radiación reliquia de los primeros momentos del universo. El siguiente hito en la comprensión del origen del universo, creen algunos científicos, requiere medir la radiación polarizada del CMB. Es importante destacar que desentrañar la topología de los campos magnéticos que intervienen entre la Tierra y el CMB será un paso necesario para obtener esos datos de manera confiable.
Pero a pesar de su importancia e influencia generalizada, los campos magnéticos interestelares representan una de las fronteras finales de la astrofísica. Poco se sabe sobre ellos, en gran parte, porque son extremadamente difíciles de estudiar.
"Hay formas muy limitadas de estudiar los campos magnéticos en el espacio", explica Alexandre Lazarian, profesor de astronomía de la UW-Madison y una autoridad en el medio interestelar, los espacios aparentemente vacíos entre las estrellas que, de hecho, son ricos enmateria y característica campos magnéticos retorcidos, plegados y enredados compuestos de plasmas total o parcialmente ionizados atrapados en campos magnéticos. "Nuestra comprensión de todos estos procesos astrofísicos adolece de nuestro escaso conocimiento de los campos magnéticos".
Ahora, gran parte de ese conocimiento puede ser más fácilmente accesible. Escribiendo esta semana 10 de junio de 2019 en el diario Astronomía de la naturaleza , un equipo internacional dirigido por el astrofísico de Wisconsin demuestra una nueva metodología capaz de rastrear las orientaciones de los campos magnéticos en el remolino del espacio interestelar.
La prueba de concepto informada en Astronomía de la naturaleza se basa en una serie de estudios teóricos y numéricos publicados en los últimos dos años por Lazarian y sus estudiantes, y que presentan un enfoque radicalmente nuevo para mapear la maraña de campos magnéticos en el espacio.
Hasta ahora, gran parte del mapeo detallado de los campos magnéticos en entornos difusos, como nubes de polvo y gas en el espacio, involucraba polarimetría infrarroja con instrumentos desplegados en satélites o globos volados en la estratosfera.
El nuevo método, conocido como Técnica de gradiente de velocidad e informalmente como la "técnica de Wisconsin", utiliza datos de observación recopilados previamente de una variedad de telescopios terrestres, trascendiendo la necesidad de colocar instrumentos en el espacio, un recurso costoso y limitado paraastrónomos: basándose en estudios de turbulencia en campos magnéticos en la conducción de fluidos, Lazarian y sus estudiantes idearon el nuevo enfoque estadístico para medir la topología de los campos magnéticos utilizando observaciones espectroscópicas de rutina tomadas desde el suelo.
En su mayor parte, la luz infrarroja es absorbida por la atmósfera de la Tierra, razón por la cual las mediciones convencionales de campo magnético requieren telescopios ubicados en vuelos de globos de larga duración a gran altitud, o por encima de ellos en satélites. En los últimos años, muchas mediciones nuevas deLos campos magnéticos interestelares, por ejemplo, se reunieron utilizando el satélite Planck, un observatorio espacial europeo con capacidades infrarrojas y operativo desde 2009 hasta 2013.
Aplicando la nueva técnica de Wisconsin a una serie de nubes moleculares interestelares cuyos campos magnéticos habían sido previamente medidos por el satélite Planck, Lazarian y sus estudiantes pudieron generar mapas de alta resolución utilizando observaciones terrestres existentes.
"La técnica proporciona mapas de resolución de campo magnético comparables a los mapas obtenidos con la misión Planck", dice Lazarian, "y utiliza observaciones espectroscópicas recolectadas por investigadores para otros fines. Dado que la técnica utiliza datos de telescopios e interferómetros terrestres, la resolución de los mapas de campo magnético se puede mejorar significativamente "
Además de determinar la dirección de los campos magnéticos interestelares, la nueva metodología puede determinar la intensidad del campo a una escala fina, hasta cada píxel en un mapa ". Esto demuestra que la técnica de Wisconsin puede revolucionar los estudios de los efectos magnéticossobre la formación de estrellas mediante el uso de telescopios terrestres existentes sin esperar nuevas misiones de polarización basadas en el espacio con una resolución más alta en algún futuro lejano ", dice Lazarian.
La nueva técnica, agrega Lazarian, también abre una ventana única para el desarrollo de mapas tridimensionales de campo magnético, trabajo que ya ha sido demostrado en un artículo correspondiente publicado en el Astrophysical Journal por Lazarian y su alumno, Diego Gonzales Casanova.
Para contrastar las capacidades de la nueva técnica con la polarimetría tradicional, Lazarian y su grupo, incluido el estudiante graduado de física UW-Madison Yue Hu y el estudiante graduado de astronomía Ka Ho Yuen, autores clave del nuevo Astronomía de la naturaleza informe, desplegó su nueva metodología para producir el primer mapa de campo magnético de la Nube Smith, una misteriosa nube de hidrógeno atómico que parece chocar contra el disco de la Vía Láctea. Los esfuerzos anteriores para mapear el campo magnético de la nube se vieron frustrados porsu débil emisión infrarroja, oscureciendo el polvo y el hidrógeno atómico galáctico a lo largo de la misma línea de visión.
Este trabajo fue apoyado por las subvenciones de la National Science Foundation 1715754 y 1816234, y la NASA otorga NNX14AJ53G. La investigación se realizó en parte en el Laboratorio de Propulsión a Chorro, operado para la NASA por el Instituto de Tecnología de California.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Wisconsin-Madison . Original escrito por Terry Devitt. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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