Po raz pierwszy astronomowie zrekonstruowali pole magnetyczne całej gromady galaktyk, od jej centralnego jądra po zewnętrzne granice.
Rekordowe osiągnięcie jest efektem najgłębszych w historii obserwacji gromady galaktyk Abell 2255, znajdującej się około miliarda lat świetlnych od nas – a obserwacji tych dokonano dzięki europejskiemu radioteleskopowi LOFAR (Low Frequency Array).
Abell 2255 od dawna znana jest ze swojej złożoności w falach radiowych. Jej rozległe, rozproszone emisje radiowe są tworzone przez cząstki zwane elektronami, pędzące z prędkościami bliskimi światłu, czyli relatywistycznymi, i oddziałujące z polami magnetycznymi galaktyk w gromadzie. Zatem wykorzystanie Abell 2255 jako kosmicznego laboratorium do badania Wszechświata w falach radiowych może pomóc naukowcom lepiej zrozumieć, w jaki sposób powstają i ewoluują pola magnetyczne. Obserwacje te mogą również pomóc w nakreśleniu obrazu dynamiki gorącego gazu gromady galaktyk. Może to ujawnić, w jaki sposób zbudowane są największe struktury we wszechświecie.
W ramach OBIETNICE Projekt Ultragłębokiego Pola Galaktycznego Cluster, to zespół wykorzystał 224 godziny gromadzenia obrazów radiowych, aby odkryć, że rozkład wielkoskalowych pól magnetycznych w całej Abell 2255 (która sama rozciąga się na kilka milionów lat świetlnych) nie jest losowy. Zamiast tego wydaje się, że te pola magnetyczne są zorganizowane przez ruch gazu, który miał miejsce podczas formowania się tej gromady galaktycznej.
„Uzyskanie bardzo czułych obrazów gromad galaktyk w zakresie fal radiowych ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia, w jaki sposób elektrony są przyspieszane do prędkości relatywistycznych, a pola magnetyczne są wzmacniane w dużych skalach kosmicznych” – stwierdziła w oświadczeniu liderka zespołu Andrea Botteon z Włoskiego Narodowego Instytutu Astrofizyki (INAF). „Złożoność tych badań wynika z nieuchwytności sygnału radiowego pochodzącego od elektronów poruszających się w bardzo słabych polach magnetycznych. Wierzymy, że mechanizm „włączający” te gigantyczne emisje radiowe jest powiązany z procesem powstawania gromad galaktyk”.
Botteon dodał, że na potrzeby tych badań on i jego koledzy połączyli najgłębsze obserwacje radiowe, jakie kiedykolwiek przeprowadzono, z innowacyjną techniką analizy danych, która pozwoliła im po raz pierwszy zrekonstruować kształt pola magnetycznego gromady galaktyk.
„Spójność linii pola magnetycznego obserwowana w niektórych obszarach gromady sugeruje, że morfologia pola jest ściśle powiązana z dynamiką gazu, w którym się ono znajduje, gdzie może ono zostać „rozciągnięte” lub „ściskane” przez ruchy związane z tworzeniem się samej gromady” – powiedział Botteon.
Analiza ta ujawniła, że w niektórych regionach pola magnetyczne mają bardzo specyficzne kierunki, rozciągając się promieniowo wzdłuż wydłużonych emisji radiowych. W przeciwieństwie do tego w regionach zdominowanych przez fale uderzeniowe, pola magnetyczne są zorientowane na styczne. Sugeruje to, że pola magnetyczne w Abell 2255 są kształtowane przez tę samą dynamikę, która umożliwia gromadom akrecję gazu i wzrost.
Stanowi to pierwszy obserwacyjny dowód na to, że te same mechanizmy, które pozwalają galaktykom rosnąć i gromadzić się, tworząc tzw największych struktur we wszechświeciekształtują także ich pola magnetyczne.
Badania zespołu zostały zaakceptowane do publikacji w czasopiśmie Astronomy & Astrophysics i są dostępne w formie wstępnie zrecenzowanej pracy w witrynie repozytorium arXiv.
