Meglepően erős mágneses teret észleltek ősi galaxisoknál

A jelenlegi elméleti modellekkel nehezen összeegyeztethető, igen erős mágneses terek nyomára akadtak ősi, aktív galaxismagokban, azaz kvazárokban. 

A galaxisok mágneses terének eredete nem teljesen tisztázott - noha átszövik az égitestek közötti teret, kitöltik az egész csillagvárost, és fontos szerepet játszanak annak fejlődésében. A feltevések alapján elsősorban szupernóva-robbanások és a fekete lyukak környezetéből kibocsátott töltött részecskék mozgása révén jön létre a galaktikus mágneses tér. A folyamat összetett, feltehetőleg az egyes részecskék és az azok alkotta felhők mozgásától alakul ki a Tejútrendszer és más spirális galaxisok mágneses tere.

A mágneses terek több úton is befolyásolják egy galaxis fejlődését. Módosítják az ionizált csillagközi anyag mozgását, a csillagokká zsugorodó felhőkből pedig az erővonalak révén elszállítják a perdület egy részét, megkönnyítve azok további zsugorodását. Ugyanakkor bizonyos csillagközi felhőknek megakadályozzák az összehúzódását. Az egymást kioltó, ellentétes polarizáltságú erővonalak összekapcsolódásakor pedig energia szabadul fel, amely melegítheti csillagközi anyagot.

Az eddigi elgondolások alapján a kisebb helyi mágneses terek a spirális galaxisok forgása során felcsavarodnak, erővonalaik részben összeadódnak, és a folyamat eredményeként alakul ki a csillagváros globális mágneses tere. Mindehhez azonban sok idő szükséges, tehát a modellek alapján erős mágneses terek nem várhatók az ősi, fiatal galaxisokban.

Martin Bernet és Francesco Miniati (Swiss Federal Institute of Technology, Zurich) a fentiek ellenőrzése céljából távoli kvazárok sugárzását tanulmányozták. Összesen 71, tőlünk 5,5 és 10,5 millió fényéves távolság között elhelyezkedő objektumot vizsgáltak. A kvazárok aktív központi fekete lyukkal bíró ősi galaxisok, amelyek fejlődésük korai, heves időszakát élik. A vizsgálat alapja, hogy miközben a fénysugár mágneses térben halad, körkörösen polarizált lesz, amely könnyen megfigyelhető.

Minél intenzívebb mágneses mezőben és minél hosszabb utat tesz meg a sugárzás, annál erősebb lesz a megfigyelhető polarizáció. Mivel a kiválasztott célpontok irányába nem esett fényes galaxis, a megfigyelt polarizáltság elsősorban a kvazártól, illetve Tejútrendszerünkből származik. Ha az utóbbi hatást levonjuk az észlelésekből (a Tejútrendszer mágneses tere közelítőleg ismert, átlagos térereje nagyságrendileg 0,1 nT), a távoli kvazárok ősi, csillagközi anyagot átszövő mágneses terét vizsgálhatjuk.

Az M51 jelű, két galaxisból álló kölcsönhatú rendszer fotója (háttérben) és rajta a mágneses tér kontúrjai (fehér vonalak), valamint a tér iránya (sárga tüskék). A két csillagváros a ma megfigyelhető intenzív mágneses terekre mutat példát (A. Fletcher, R. Beck, SuW, Hubble Heritage Team, STScI, AURA)

Az eredmények alapján a tanulmányozott kvazárok ősi mágneses terei sokkal erősebek voltak, mint ami a fenti, fokozatosan erősödő terek elgondolásából adódik. A magyarázat feltehetőleg abban rejlik, hogy a kvazárokat alkotó aktív galaxisok ősi állapotában olyan heves folyamatok is felléptek, amelyek ma már nem, illetve sokkal kisebb intenzitással jellemzőek. Az elmúlt évek kutatásai több területen is rámutattak, hogy a galaxisok korai fejlődése sokkal gyorsabb volt, mint feltételeztük. Az egyes csillagvárosok közötti kölcsönhatások kezdetekben gyakoribbak lehettek, a szupernóvák kibocsátotta nehéz elemek pedig gyorsabban növelték a csillagközi anyag fémtartalmát, továbbá a fenti megfigyelés is a korai időszak gyors, élénk változásaira utal.

Egy por- és gázkoronggal övezett kvazár feltételezett anyagkibocsátásának animációja. A sok kispriccelt töltött részcske közreműködhet a fent említett ősi mágneses terek kialakításában (ESA, C. Carreau)