a, La morfología del campo magnético de Tauro obtenida con el VGT usando 13CO. B, Los segmentos de línea azul indican la morfología del campo magnético de Tauro obtenida de la polarimetría de Planck. Crédito: Astronomía de la naturaleza (2019). DOI:10.1038 / s41550-019-0769-0
Un nuevo enfoque más accesible y mucho más económico para estudiar la topología y la fuerza de los campos magnéticos interestelares, que se entrelazan 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 de la 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 las 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.
Y lo que es más, la radiación polarizada que surge de los campos magnéticos galácticos excede en órdenes de magnitud a la del Fondo Cósmico de Microondas (CMB), la radiación reliquia de los primeros momentos del universo. El siguiente hito en la comprensión del origen del universo, algunos científicos creen requiere medir la radiación polarizada del CMB. En tono rimbombante, 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 últimas fronteras de la astrofísica. Poco se sabe de ellos, en gran parte, porque son sumamente difíciles de estudiar.
"Hay formas muy limitadas de estudiar los campos magnéticos en el espacio, "explica Alexandre Lazarian, un profesor de astronomía de la UW-Madison y una autoridad en el medio interestelar, los espacios aparentemente vacíos entre las estrellas que son, De hecho, rico en materia y rasgos retorcidos, Campos magnéticos plegados y enredados compuestos por plasmas total o parcialmente ionizados arrastrados por campos magnéticos. "Nuestra comprensión de todos estos procesos (astrofísicos) se ve afectada por nuestro escaso conocimiento de los campos magnéticos".
Ahora, gran parte de ese conocimiento puede estar más a mano. Escribiendo esta semana (10 de junio de 2019) en la revista 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 durante los últimos dos años por Lazarian y sus alumnos, y que presenta un enfoque radicalmente nuevo para cartografiar la maraña de campos magnéticos en el espacio.
La formación de estrellas en las turbulentas olas de gas y polvo de la Nube Molecular de Orión, representado en una ilustración basada en datos del satélite Planck de la Agencia Espacial Europea. Crédito:ESA
Hasta ahora, Gran parte del mapeo detallado de campos magnéticos en entornos difusos como nubes de polvo y gas en el espacio involucró polarimetría infrarroja con instrumentos desplegados en satélites o globos que volaban a gran altura en la estratosfera.
El nuevo método conocida como la técnica de gradiente de velocidad e informalmente como la "técnica de Wisconsin, "utiliza datos de observación previamente recopilados de una variedad de telescopios terrestres, trascendiendo la necesidad de poner instrumentos en el espacio, un recurso costoso y limitado para los astrónomos. Sobre la base de estudios de turbulencia en campos magnéticos en fluidos conductores, 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 la mayor parte, la luz infrarroja es absorbida por la atmósfera de la Tierra, razón por la cual las mediciones de campo magnético convencionales requieren telescopios colocados en vuelos en globo a gran altura, o por encima de él en los satélites. En años recientes, muchas nuevas mediciones de campos magnéticos interestelares, por ejemplo, se recopilaron utilizando el satélite Planck, un observatorio espacial europeo con capacidad de infrarrojos y operativo de 2009 a 2013.
Aplicando la nueva técnica de Wisconsin a una serie de nubes moleculares interestelares cuyos campos magnéticos habían sido medidos previamente por el satélite Planck, Lazarian y sus estudiantes pudieron generar mapas de alta resolución utilizando observaciones terrestres existentes.
"La técnica proporciona mapas de campo magnético de resolución comparable a los mapas obtenidos con la misión Planck, "dice Lazarian, "y utiliza observaciones espectroscópicas recopiladas por investigadores para otros fines. Dado que la técnica utiliza datos de telescopios e interferómetros terrestres, la resolución de los mapas de campos magnéticos se puede mejorar significativamente ".
Además de determinar la dirección de los campos magnéticos interestelares, la nueva metodología puede determinar la fuerza 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 magnéticos en 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 un futuro lejano". "Dice Lazarian.
La nueva técnica, Lazarian agrega:también abre una ventana única para el desarrollo de mapas de campos magnéticos tridimensionales, trabajo que ya ha sido demostrado en un artículo correspondiente publicado en el Diario astrofísico por Lazarian y su alumno, Diego Gonzales Casanova.
Para contrastar las capacidades de la nueva técnica con la polarimetría tradicional, Lazarian y su grupo, incluyendo el estudiante graduado de física de UW-Madison Yue Hu y el estudiante graduado de astronomía Ka Ho Yuen, autores clave de la nueva Astronomía de la naturaleza reporte, implementó su nueva metodología para producir el primer mapa de campo magnético de la Nube Smith, una misteriosa nube de hidrógeno atómico que parece estrellarse contra el disco de la Vía Láctea. Los esfuerzos anteriores para mapear el campo magnético de la nube se vieron frustrados por su débil emisión infrarroja, oscureciendo el polvo y el hidrógeno atómico galáctico a lo largo de la misma línea de visión.
