El campo magnético galáctico juega un papel importante en la evolución de la galaxia, pero su comportamiento a pequeña escala aún es poco conocido. También se desconoce si impregna el halo de la galaxia o no. Mediante el uso de observaciones de púlsares en el cúmulo globular halo 47 Tuc, un equipo de investigación internacional dirigido por Federico Abbate del Instituto Max Planck de Radioastronomía en Bonn, Alemania, que inició este trabajo en la Universidad de Milano Bicocca y el Observatorio Astronómico INAF de Cagliari, podría sondear el campo magnético galáctico a escalas de unos pocos años luz por primera vez. Descubrieron un campo magnético fuerte inesperado en la dirección del cúmulo. Este campo magnético apunta perpendicularmente al disco galáctico y podría explicarse por una interacción con el viento galáctico. Este es un flujo de salida magnetizado que se extiende desde el disco galáctico hacia el halo circundante y su existencia nunca antes se había probado.

Los resultados se publican en la edición de esta semana de Astronomía de la naturaleza .

47 Tucanae, o 47 Tuc como se le suele llamar, es un espectacular cúmulo globular visible a simple vista en la constelación "Tucana" en el cielo austral cerca de la Pequeña Nube de Magallanes. El primer púlsar de este cúmulo se descubrió en 1990 con el radiotelescopio Parkes de 64 m en Australia. y pronto se encontraron más con el mismo telescopio. Actualmente se conocen 25 púlsares en 47 Tuc. Por esta razón, este cúmulo globular muy bien estudiado se convirtió también en uno de los más importantes para los astrónomos de púlsares.

Los púlsares son fuentes periódicas que permiten a los astrónomos medir la llamada medida de dispersión, que es un retraso del tiempo de llegada de los pulsos individuales a diferentes frecuencias. Este retraso es proporcional a la densidad de electrones libres a lo largo del camino desde el púlsar a la Tierra. "En 2001, notamos que los púlsares en el lado lejano del cúmulo tenían una medida de dispersión más alta que los del lado cercano, lo que implicaba la presencia de gas en el racimo, ", dice Paulo Freire del Instituto Max Planck de Radioastronomía (MPIfR), quien dirigió una serie de proyectos de investigación en 47 Tuc.

Lo que hace que 47 Tuc sea aún más interesante es que el grupo está a una distancia de aproximadamente 15, 000 años luz, ubicado en un área relativamente tranquila en el halo galáctico. El halo rodea el disco galáctico y alberga muy pocas estrellas y cantidades muy pequeñas de gas. "Los púlsares de este cúmulo pueden darnos una visión única y sin precedentes de la geometría a gran escala del campo magnético en el halo galáctico". dice Federico Abbate, autor principal del artículo y ahora trabajando en MPIfR, quien realizó el análisis durante su doctorado. en la Universidad de Milano-Bicocca y en INAF — Observatorio Astronómico de Cagliari.

Comprender la geometría y la fuerza de los campos magnéticos galácticos es esencial para dibujar una imagen completa de la galaxia. Los campos magnéticos pueden afectar la formación de estrellas, regular la propagación de partículas de alta energía y ayudar a establecer la presencia de una salida de gas a escala galáctica desde el disco al halo circundante. A pesar de su importancia, la geometría a gran escala de los campos magnéticos en el halo galáctico no se conoce completamente.

Los campos magnéticos no son observables directamente, pero los científicos hacen uso de los efectos que tienen sobre el plasma de baja densidad que impregna el disco galáctico. En este plasma, los electrones están separados de los núcleos atómicos y se comportan como pequeños imanes. Los electrones son atraídos por el campo magnético y se ven obligados a orbitar las líneas del campo magnético, emitiendo radiación conocida como radiación sincrotrón. Aparte de emitir su propia radiación, los electrones libres también dejan una firma peculiar en la radiación polarizada que viaja a través del plasma. El campo electromagnético de la radiación polarizada oscila siempre en la misma dirección y los electrones en un medio magnetizado rotarán en esta dirección en diferentes cantidades a diferentes frecuencias. Este efecto se llama rotación de Faraday y solo se puede medir en frecuencias de radio.

Las observaciones de la emisión de radio polarizada funcionan bien para restringir el campo magnético en el disco galáctico donde el plasma es lo suficientemente denso. En el halo galáctico sin embargo, la densidad del plasma es demasiado baja para observar directamente los efectos. Por esta razón, se desconoce la geometría y la fuerza del campo magnético en el halo y los modelos predicen que podría ser paralelo o perpendicular al disco. Se ha sugerido la presencia de un flujo de salida magnetizado desde el disco al halo después de observaciones en otras galaxias. También puede explicar la emisión difusa de rayos X en la galaxia.

Observaciones recientes de los púlsares en 47 Tuc, también se realizó con el radiotelescopio Parkes en Australia, pudieron medir su emisión de radio polarizada y su rotación de Faraday. Estos revelan la presencia de un campo magnético en el cúmulo globular que es sorprendentemente fuerte, tan fuerte, De hecho, que no puede ser mantenido por el propio cúmulo globular sino que requiere una fuente externa ubicada en el halo galáctico. La dirección del campo magnético es compatible con la del viento galáctico, perpendicular al disco galáctico. La interacción del viento galáctico y el cúmulo forma un choque que amplifica el campo magnético a los valores observados.

Este trabajo revela una nueva técnica para estudiar el campo magnético en el halo galáctico. Este cúmulo es un objetivo perfecto para las observaciones con el innovador radiotelescopio MeerKAT en Sudáfrica. "En el futuro cercano, el telescopio MeerKAT mejorará en gran medida las mediciones de polarización y posiblemente no solo confirmará la presencia del viento galáctico sino que también limitará sus propiedades, ", dice Andrea Possenti del INAF — Observatorio Astronómico de Cagliari, que participa en los esfuerzos de los púlsares del cúmulo globular con MeerKAT junto con el MPIfR. Además, este poderoso telescopio en particular con su mayor desarrollo hacia el Square Kilometer Array (SKA) tiene la capacidad de observar otros cúmulos globulares en el halo y corroborar los resultados.