Астрономы впервые нашли инверсии магнитного поля галактического масштаба
Астрономы обнаружили первую галактику, которая обладает регулярным крупномасштабным магнитным полем, направление которого изменяется в нескольких местах. Такое заключение удалось сделать на основе наблюдений поляризации радиоизлучения объекта. Результаты можно использовать для проверки гипотез о генерации галактических магнитных полей и их связи с межгалактическими. Статья опубликована в журнале Astronomy & Astrophysics.
Магнитное поле существует как внутри галактик, так и в пространстве между ними. Однако его изучение на таких масштабах затруднительно, так как его величина мала, из-за чего существует мало способов оценки. В результате до сих пор не построено полноценных моделей генерации магнитных полей галактиками, а их взаимосвязь с межгалактическими полями плохо известна.
Спиральная галактика NGC 4631, также известная как галактика Кит, по размеру слегка уступает Млечному Пути, расположена на расстоянии около 5 мегапарсек и видна с ребра. Ранее астрономы уже выяснили, что в гало NGC 4631 силовые линии магнитного поля преимущественно ориентированы перпендикулярно плоскости галактики, однако структура поля детально исследована не была. В частности, оставалось неизвестным, обладает ли магнитное поле регулярной структурой или хаотичной.
Астрономы из Австралии, Германии, Канады, Франции и США при участии Мариты Крузе (Marita Krause) из Института радиоастрономии Общества Макса Планка изучили объект при помощи массива радиотелескопов VLA и выяснили структуру поля. Оказалось, что поле в гало с обеих сторон от диска галактики в целом регулярно, но при этом наблюдаются области с его противоположным направлением. Измеренная индукция оказалась равна четырем микрогауссам, что удивительно много для поля далеко в гало галактики.
Информация о поле была получена благодаря эффекту Фарадея, который заключается во вращении плоскости поляризации излучения во внешнем магнитном поле. Ученые измеряли долю поляризованного излучения и фарадеевскую глубину, которая показывает степень фарадеевского вращения вдоль луча зрения. Измерение этой величины — единственный способ прояснения структуры поля, так как она зануляется или часто меняет знак в случае хаотичного поля, но накапливается до больших по модулю значений в случае регулярного.
«Это первый пример ситуации, когда однозначно регистрируется крупномасштабное магнитное поле (когерентное, как его называют астрономы) далеко в гало спиральной галактики, причем его силовые линии выстроены вдоль одного направления на протяжении тысяч световых лет, — поясняет Крузе. — Более того, мы видим сменяющееся закономерным образом направление этого поля».
Полученные результаты стали одним из редких уверенных подтверждений модели генерации магнитного поля посредством динамо-механизма галактического масштаба. Согласно этой теории должно возникать спиралевидное магнитное поле, структура которого представляет собой продолжение спиральных ветвей диска.
Ранее астрономы отследили магнитное поле в межзвездных облаках по движению газа, пришли к выводу о неизвестном механизме ускорения межгалактических электронов и нашли магнитное поле у далекой галактики.
Тимур Кешелава
Оно возникло из-за сильной солнечной вспышки и выброса плазмы
Китайские астрономы сообщили о первом случае регистрации наземного возрастания солнечных космических лучей на Земле, Луне и Марсе. Само по себе событие не было очень мощным и возникло в октябре 2021 года из-за сильной вспышки и коронального выброса массы на Солнце. Статья опубликована в журнале Geophysical Research Letters. Когда на Солнце происходят мощные вспышки или корональные выбросы массы, то в гелиосфере наблюдается возрастание интенсивности энергетических частиц солнечных космических лучей (в основном это протоны), которые способны негативно влиять на здоровье астронавтов или электронику космических аппаратов и кораблей. При этом могут возникать события наземного возрастания солнечных космических лучей (GLE-событие), когда ускоренные протоны с энергиями от пятисот мегаэлектронвольт до нескольких гигаэлектронвольт способны достичь поверхности Земли, порождая в атмосфере множество вторичных частиц, что обнаруживается наземными детекторами. Такие события относительно редки, с 1942 года их зарегистрировано 73 штуки. Группа астрономов во главе с Го Цзиннань (Jingnan Guo) из Научно-технического университета Китая опубликовала результаты анализа наблюдений первого случая регистрации наземного возрастания солнечных космических лучей на поверхностях сразу трех небесных тел — Земли, Луны и Марса. Речь идет о событии GLE73, которое произошло 28 октября 2021 года и связано с солнечной вспышкой класса X1.0 и сопровождавшим ее мощным корональным выбросом массы. Ученые рассматривали данные, полученные прибором LND на борту китайской станции «Чанъэ-4» на поверхности обратной стороны Луны, инструментом CRaTER на борту орбитального лунного зонда LRO, детектором RAMIS на спутнике Eu:CROPIS на полярной 600-километровой околоземной орбите, а также детектором RAD на борту марсохода «Кьюриосити». Поскольку Луна не имеет глобального магнитного поля или плотной атмосферы, то солнечные космические лучи могут достигать ее поверхности напрямую, а также взаимодействовать с реголитом, порождая вторичные частицы. У Марса тоже отсутствует глобальная магнитосфера, однако есть тонкая атмосфера, в которой солнечные космические лучи способны терять часть энергии и генерировать вторичные частицы, которые, как и в случае Луны, будут возникать и при взаимодействии первичных частиц с грунтом. В случае околоземной орбиты измеренная общая доза поглощенного излучения от солнечных космических лучей составила 10,474 миллигрей, околомарсианской — 9,186 миллигрей, окололунной — 31,191 миллигрей. На показания детектора RAMIS, скорее всего, влиял тот факт, что он находился за трехмиллиметровым алюминиевым экраном, в то время как CRaTER был наименее экранированным детектором. В случае лунной поверхности измеренная доза поглощенного излучения составила около 17 миллигрей, при этом значение смоделированной дозы составляет около 11 миллигрей. Для поверхности Марса поглощенная доза составила 0,288 миллигрея, при этом наиболее верная по мнению ученых модель дает значение дозы 0,315 миллигрея. Ученые отмечают, что радиационный эффект GLE73 по сравнению с другими GLE-событиями не выглядит очень большим, возможно из-за недостаточной эффективности ускорения частиц во время выброса или вспышки. Считается, что острая лучевая болезнь развивается у человека, если его тело получит дозу выше 700 миллигрей одномоментно или за короткое время. Ни одно из событий типа GLE на Марсе не преодолело этот порог по измеренной дозе, а вот на Луне 12 из 67 событий превысили этот уровень. Для лучшего понимания угрозы таких событий для астронавтов и техники, а также создания более точных моделей, необходимо продолжать мониторинг радиационной обстановки как на Земле, так и в межпланетном пространстве и на поверхности других небесных тел. Ранее мы рассказывали о том, как десять космических аппаратов отследили путешествие солнечной плазмы по Солнечной системе.