Prodotta la mappa a maggiore risoluzione del campo magnetico della nostra galassia

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Credit: Max Planck Institute for Astrophysics

Gli scienziati del Naval Research Laboratory fanno parte di un team internazionale che ha riunito le osservazioni radio in un database, producendo la mappa a maggiore risoluzione del campo magnetico all’interno della nostra galassia. Il team, guidato dal Max Planck Institute for Astrophysics (MPA), si è servito del utilizzato il database creato e sono stati in grado di applicare tecniche di teoria dell’informazione per produrre la mappa, come spiega il dr. Tracy Clarke, un membro del team di ricerca. “La chiave per applicare queste nuove tecniche è che questo progetto raccoglie oltre 30 ricercatori con 26 diversi progetti e più di 41.000 misurazioni attraverso il cielo. La banca dati risultante è equivalente a tutto il cielo con le fonti separate da una distanza angolare di due lune piene“. Tutto questo offre agli scienziati la possibilità di misurare la struttura del campo magnetico della Via Lattea con un dettaglio senza precedenti. La mappa mostra agli scienziati una quantità nota come profondità di Faraday, un concetto che dipende da campi magnetici lungo una specifica linea di vista. Il team di ricerca ha creato la mappa combinando le oltre 41.000 misurazioni individuali utilizzando un’unica tecnica di ricostruzione delle immagini. Il dr. Tracy Clarke fa parte del team di radioastronomi internazionali che hanno fornito le osservazioni radio per il database. La nuova mappa ad alta precisione non solo mostra la struttura del campo magnetico galattico su grande scala, ma rivela anche le caratteristiche di piccole dimensioni che aiutano gli scienziati a capire meglio le turbolenze nel gas galattico. La Via Lattea, insieme a tutte le altre galassie, possiede campi magnetici. Fino ad ora gli scienziati sono stati perplessi sull’origine di questi campi magnetici galattici. L’ipotesi è che questi siano stati creati da processi in cui viene convertita energia meccanica in energia magnetica. Questi stessi tipi di processi avvengono all’interno della Terra e della nostra stella. La mappa che il team ha creato darà agli scienziati preziose informazioni sulla struttura dei campi magnetici galattici in tutta la Via Lattea. Per 150 anni gli scienziati hanno misurato il campo magnetico cosmico osservando l’effetto Faraday. Sanno che quando la luce polarizzata passa attraverso un mezzo magnetizzato, il piano di polarizzazione è  proporzionale alla intensità della componente del campo magnetico nella direzione del raggio luminoso. Questo concetto è chiamato rotazione di Faraday.

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La forza e la direzione del campo magnetico governa la quantità di rotazione che si verifica. Così gli scienziati osservano la rotazione al fine di indagare sulle proprietà dei campi magnetici. I radioastronomi studiano la luce polarizzata dalla sorgente radio lontana, passando attraverso la Via Lattea sulla strada verso la Terra, al fine di misurare il campo magnetico della nostra galassia. Misurando la polarizzazione delle sorgenti di luce a frequenze differenti, i ricercatori possono determinare la quantità di rotazione di Faraday. Con queste misure individuali, i ricercatori acquisiscono dati su un singolo percorso attraverso la Galassia. Per ottenere un quadro più completo dei campi magnetici della Via Lattea dalle misure di rotazione di Faraday, i ricercatori devono osservare molte fonti in tutto il cielo. Per raggiungere questa mappa, i radioastronomi hanno messo insieme i dati provenienti da 26 diversi progetti da tutto il mondo, raccogliendo un totale di 41,330 singole misurazioni. La mappa contiene circa una sorgente radio per grado quadrato di cielo. Nonostante questo ampio catalogo di dati, ci sono ancora alcune grandi aree, in particolare nel cielo australe, dove sono state registrate solo poche misure. Quindi, per ottenere una mappa realistica di tutto il cielo, i ricercatori hanno interpolato i punti di dati esistenti che hanno registrato. Ci sono alcune difficoltà nel reperire i dati delle mappe in questo modo. Innanzitutto, la precisione delle misure varia notevolmente anche se le misurazioni più precise dovessero avere la massima influenza. Vi è anche il problema dell’incertezza delle misure semplicemente perché il processo per ottenere le misurazioni è estremamente complesso. Un errore apparentemente piccolo può influenzare i dati in modo significativo, portando ad una mappa distorta. Per risolvere questi problemi, gli scienziati MPA hanno sviluppato un algoritmo utilizzato per ricostruire le immagini. Questo, utilizza gli strumenti forniti dalla nuova disciplina nota come teoria dell’informazione del campo, che utilizzando i metodi logici e statistici applicati ai campi, è uno strumento efficace per affrontare informazioni errate. Oltre all’astronomia, questi strumenti possono essere utilizzati in settori quali la medicina e la geografia per una serie di applicazioni di immagini e di elaborazione del segnale. Mentre la nuova mappa è particolarmente importante per lo studio della nostra galassia, i ricercatori saranno anche in grado di utilizzarla per studi futuri sui campi magnetici extragalattici. Nel prossimo futuro gli astronomi stanno guardando verso una nuova generazione di radiotelescopi, come LOFAR, EVLA, ASKAP, Meerkat e SKA che forniranno abbondanza di misure sull’effetto Faraday. Con questi nuovi dati, i ricercatori saranno in grado di fornire aggiornamenti, e forse un giorno capire l’origine dei campi magnetici galattici.