Nedávno sme sa pozreli na veľmi nezvyčajný typ mapy - Faraday Sky. Rovnako ako všetky galaxie, aj naša má magnetickú „osobnosť“, ale to, odkiaľ tieto polia pochádzajú a ako sú vytvorené, je skutočným tajomstvom. Vedci vždy jednoducho predpokladali, že boli vytvorené mechanickými procesmi, aké sa vyskytujú vo vnútri Zeme a na Slnku. Nová štúdia teraz poskytne vedcom ešte lepšie pochopenie štruktúry galaktických magnetických polí, ako je vidieť v našej galaxii.
Tím vedený Inštitútom Maxa Plancka pre astrofyziku (MPA) zhromaždil svoje informácie a zostavil ich s teoretickými simuláciami, aby vytvoril ďalšiu podrobnú mapu magnetickej oblohy. Ako hovorí Dr. Tracy Clarke, člen výskumného tímu NRL, „Kľúčom k uplatňovaniu týchto nových techník je, že tento projekt spája viac ako 30 výskumníkov s 26 rôznymi projektmi a viac ako 41 000 meraní po oblohe. Výsledná databáza je ekvivalentná tomu, aby sa celá obloha obrnila paprikami so zdrojmi oddelenými uhlovou vzdialenosťou dvoch celých mesiacov. “ Toto obrovské množstvo údajov poskytuje nový vzhľad „všetko na oblohe“, ktorý umožní vedcom zmerať magnetickú štruktúru Mliečnej dráhy v drobných detailoch.
Čo je na tejto mape tak „nové“? Tentoraz sa pozeráme na množstvo nazývané Faradayova hĺbka - ide o myšlienku závislú od informácií o viditeľnom zornom poli na magnetických poliach. Bola vytvorená kombináciou viac ako 41 000 singulárnych meraní, ktoré boli potom kombinované pomocou novej metódy rekonštrukcie obrazu. V tomto prípade sú všetci vedci v MPA odborníkmi na novú disciplínu teórie informačného poľa. Tracy Clarke, pracujúci v divízii diaľkového snímania spoločnosti NRL, je súčasťou tímu medzinárodných rádiových astronómov, ktorí do databázy poskytli rádiové pozorovania. Je to magnetizmus vo veľkom meradle ... a dodáva aj tie najmenšie magnetické prvky, ktoré umožnia vedcom ďalej porozumieť povahe turbulencií galaktických plynov.
Koncept efektu Faraday nie je nový. Vedci pozorovali a merali tieto polia za posledné storočie a pol. Ako sa to robí? Keď polarizované svetlo prechádza magnetizovaným médiom, rovina polarizácie preklopí ... proces známy ako Faradayova rotácia. Rozsah rotácie ukazuje smer a silu poľa a tým aj jeho vlastnosti. Polarizované svetlo sa generuje aj z rádiových zdrojov. Použitím rôznych frekvencií sa dá Faradayova rotácia merať aj týmto alternatívnym spôsobom. Kombináciou všetkých týchto jedinečných meraní môžu vedci získať informácie o jedinej ceste cez Mliečnu cestu. Na ďalšie zlepšenie „veľkého obrazu“ je potrebné zbierať informácie z rôznych zdrojov - potreby vyplnenej 26 rôznymi pozorovacími projektmi, ktoré spolu zosieťovali celkom 41 330 individuálnych meraní. Aby som vám poskytol vodítko o veľkosti, skončí to okolo jedného rádiového zdroja na štvorcový stupeň oblohy!
Aj v takej hĺbke sú na južnej oblohe stále oblasti, v ktorých bolo zaznamenaných iba niekoľko meraní. Aby sa vyplnili medzery a poskytol realistickejší pohľad, výskumníci „musia interpolovať medzi existujúcimi údajovými bodmi, ktoré zaznamenali.“ Tento typ údajov však spôsobuje určité problémy s presnosťou. Aj keď si môžete myslieť, že presnejšie merania by mali najväčší vplyv na mapu, vedci si nie sú celkom istí, aké spoľahlivé môže byť jednotlivé meranie - najmä keď by ich mohlo ovplyvniť prostredie v ich okolí. V tomto prípade najpresnejšie merania nie sú vždy najvyššie v mapovacích bodoch. Podobne ako Heisenberg je proces získavania meraní spojený s neistotou, pretože tento proces je taký komplexný. Iba jedna malá chyba by mohla viesť k obrovskému skresleniu obsahu mapy.
Vďaka algoritmu vytvorenému MPA môžu vedci pri zostavovaní obrázkov čeliť týmto typom problémov s dôverou. Algoritmus nazývaný „rozšírený kritický filter“ využíva nástroje z nových odborov známych ako teória informačného poľa - logická a štatistická metóda aplikovaná na polia. Doteraz sa ukázalo, že je účinnou metódou odstraňovania chýb a dokonca sa ukázal byť prínosom pre ďalšie vedecké oblasti, ako je medicína alebo zemepis, pre celý rad aplikácií na spracovanie obrazu a signálu.
Aj keď táto nová mapa je skvelým pomocníkom pri štúdiu našej vlastnej galaxie, pomôže to pripraviť cestu aj pre vedcov, ktorí študujú aj extragalaktické magnetické polia. Keďže budúcnosť poskytuje nové typy rádiových ďalekohľadov, ako sú LOFAR, eVLA, ASKAP, MeerKAT a SKA, mapa bude hlavným zdrojom meraní Faradayovho efektu - umožní vedcom aktualizovať obraz a ďalej porozumieť pôvodu galaktické magnetické polia.
Pôvodný zdroj článku: Námorné výskumné laboratórne správy.
