Kaukaisin havainto galaksin magneettikentästä

eso2316fi — Tutkimustiedote 6. syyskuuta 2023.

Tähtitieteilijät ovat havainneet ALMA-teleskoopilla (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) galaksin magneettikentän niin kaukana, että sen valolta on kestänyt yli 11 miljardia vuotta saavuttaa meidät. Näemme galaksin sellaisena kuin se oli maailmankaikkeuden ollessa vain 2,5 miljardia vuotta vanha. Tutkimus antaa tähtitieteilijöille tärkeää tietoa siitä, miten oman Linnunratamme kaltaisten galaksien magneettikentät saivat alkunsa.

Tämä kuva esittää kaukaisen 9io9-galaksin magneettikentän suuntia ajalta, jolloin maailmankaikkeus oli vain 20 % nykyisestä iästään. Havainto on kaikkein kaukaisin galaksin magneettikentän havainto. Havainnot tehtiin ALMA-teleskoopilla (Atacama Large Millimetre/submillimetre Array), jossa ESO on kumppanina. 9io9:n sisällä olevat pölyhiukkaset ovat jokseenkin linjassa galaksin magneettikentän kanssa, ja tästä johtuen ne emittoivat polarisoitunutta valoa, mikä tarkoittaa, että valoaallot värähtelevät ennemmin tiettyyn suuntaan kuin sattumanvaraisesti. Tähtitieteilijät pystyivät selvittämään ALMA:n polarisaatiohavainnoilla kohteen magneettikentän suunnan. Magneettikentän suunnat näkyvät kuvassa ALMA-kuvan päällä kaarevina viivoina.

Galaksi 9io9:n magneettisesti suuntautuneen pölyn lähettämä polarisoitunut säteily on äärimmäisen himmeää ollen vain noin yksi prosentti galaksin kokonaiskirkkaudesta. Tutkimusryhmää auttoi se, että vaikkakin 9io9 on hyvin kaukana meistä, niin kohteen kuva suurentui gravitaatiolinssinä tunnetun ilmiön vaikutuksesta. Tämä tapahtuu, kun kaukaisesta galaksista, tässä tapauksessa 9io9:stä, tuleva valo näkyy kirkkaampana ja vääristyneenä, kun etualalla olevan hyvin suuren kohteen gravitaatio taivuttaa valon kulkureittiä. Kuva: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/J. Geach et al.

Monilla tähtitieteen kohteilla on magneettikenttä, olivatpa ne planeettoja, tähtiä tai galakseja. "Useat ihmiset eivät ehkä ole tietoisia siitä, että koko galaksimme ja muut galaksit ovat täynnä magneettikenttiä, jotka ulottuvat kymmenien tuhansien valovuosien etäisyyksille", sanoi James Geach, astrofysiikan professori Hertfordshiren yliopistossa, Isossa-Britanniassa, ja tänään Naturessa julkaistun tutkimuksen pääkirjoittaja.

"Tiedämme itse asiassa hyvin vähän siitä, miten nämä kentät muodostuvat, vaikka ne ovatkin varsin perustavanlaatuisia galaksien kehittymisessä", lisäsi Stanfordin yliopiston tutkija Enrique Lopez Rodriguez, joka myös oli mukana tutkimuksessa. Ei ole selvää, kuinka varhaisessa vaiheessa ja kuinka nopeasti galaksien magneettikentät muodostuvat, koska tähtitieteilijät ovat tähän mennessä tutkineet vain meitä lähellä olevien galaksien magneettikenttiä.

Geach ja hänen tutkimusryhmänsä ovat nyt käyttäneet ALMA:a, jossa Euroopan eteläinen observatorio (ESO) on mukana kumppanina, ja löytäneet kaukaisesta galaksista täysin kehittyneen magneettikentän, joka on rakenteeltaan samanlainen kuin lähigalakseissa havaitut. Magneettikentän voimakkuus on noin tuhannesosa Maan magneettikentästä, mutta ulottuu yli 16 000 valovuoden päähän.

"Tämä löytö antaa meille uusia vihjeitä siitä, miten galaktisen mittakaavan magneettikentät muodostuvat", Geach kertoi. Täysin kehittyneen magneettikentän havaitseminen näin varhaisessa vaiheessa maailmankaikkeuden historiaa osoittaa, että koko galaksin alueelle ulottuvat magneettikentät voivat muodostua nopeasti nuorten galaksien vielä kasvaessa.

Tutkimusryhmä uskoo, että varhaisen maailmankaikkeuden voimakkaalla tähtienmuodostuksella olisi voinut olla merkitystä nopeuttamassa magneettikenttien kehitystä. Lisäksi nämä kentät voivat puolestaan vaikuttaa myöhempien tähtisukupolvien muodostumiseen. Yksi artikkelin kirjoittajista ja ESO:n tähtitieteilijä Rob Ivison sanoi löydön avaavan "uuden ikkunan galaksien sisäiseen toimintaan, koska magneettikentät ovat yhteydessä uusia tähtiä muodostavaan materiaan".

Tutkimuksessa ryhmä etsi kaukaisen galaksin 9io9 ^[1]  pölyhiukkasten emittoimaa valoa. Galaksit ovat täynnä pölyä, ja magneettikentässä sähkövarautuneet tai magneettiset hiukkaset pyrkivät asettumaan kentän suuntaisesti ja niiden lähettämä valo polarisoituu. Tämä tarkoittaa sitä, että valoaallot värähtelevät mieluummin tiettyyn suuntaan kuin satunnaisesti. Kun ALMA havaitsi ja kartoitti 9io9:stä tulevaa polarisoitunutta säteilyä, saatiin hyvin kaukaisen galaksin magneettikentän läsnäolo vahvistettua ensimmäistä kertaa.

"Mikään muu teleskooppi ei olisi pystynyt tähän", Geach sanoi. Toiveena on, että tämän ja tulevien kaukaisten magneettikenttien havaintojen myötä mysteeri siitä, miten nämä galaksien perusominaisuudet muodostuvat alkaisi selvitä.

 

Lisätietoa

[1] 9io9 löydettiin kansalaistiedeprojektin aikana. Brittiläisen BBC:n televisio-ohjelman "Stargazing Live":n katsojat olivat löydössä apuna. Vuonna 2014 yleisöä pyydettiin tutkimaan kolmena iltana miljoonia kuvia kaukaisten galaksien metsästämiseksi.