— Published on 29/11/2020 / Bug.hr.
Zagrebačka grupa astrofizičara otkrila je vezu galaktičkog sinkrotronskog zračenja i neutralne međuzvjezdane tvari, što je važno za razumijevanje nastanka novih zvijezda i općenito evolucije galaksija
Astronom se u javnosti percipira kao istraživač koji se bavi zvijezdama. Dobro, možda ne samo zvijezdama nego i galaksijama, crnim rupama, egzoplanetima. No, u svakom slučaju nekakvim manjim ili većim, običnim ili neobičnim kozmičkim objektima.
Prostor između tih objekata je valjda prazan i nezanimljiv. Hm... nije baš tako. Prostor između kozmičkih objekata nije prazan, a pogotovo nije nezanimljiv. Gustoća tvari tamo je vrlo mala, no svojstva te tvari nose važne informacije potrebne za razumijevanje razvoja pojedine galaksije, a posebno za razumijevanje nastanka novih generacija zvijezda unutar galaksije. Zato se neki astrofizičari bave upravo tim, naizgled praznim, međuzvjezdanim prostorom.
Međuzvjezdani prostor naše galaksije sadrži međuzvjezdanu tvar: plin, kozmičku prašinu i visokoenergijske kozmičke zrake. Čestice kozmičke prašine su najveće, od nekoliko molekula do otprilike 100 mikrometara. Kozmičke zrake su najmanje, od pojedinih protona do teških atomskih jezgara. U sredini, što se veličine tiče, su čestice plina: atomi ili molekula. Nadalje, taj plin može neutralan ili ioniziran. Ionizirani plin, kao i kozmičke zrake, čine čestice koje su električki nabijene.
Osim međuzvjezdane tvari u prostoru između zvijezda postoji i zračenje. Prvo mikrovalno pozadinsko kozmičko zračenje u kojem se kupa cijeli svemir, a onda zračenje sa zvijezda, od infracrvenog do ultraljubičastog, zatim radiovalovi i visokoenergijsko elektromagnetsko zračenje iz raznih procesa. Konačno, u međuzvjezdanom prostoru postoji i galaktičko magnetsko polje.
.
Radioteleskop LOFAR i sinkrotronsko zračenje
Kad se električki nabijene čestice gibaju u magnetskom polju na njih djeluje magnetska sila koja ih skreće. Ako se te nabijene čestice kroz magnetsko polje gibaju jako brzo, gotovo brzinom svjetlosti, onda zbog skretanja nastaje magnetsko zakočno zračenje zvano magnetobremsstrahlung ili sinrotronsko zračenje.
Postoji dakle, u međuzvjezdanom prostoru, galaktičko sinkrotronsko zračenje koje je elektromagnetsko zračenje u području radiovalova i ono nosi važne informacije o galaktičkom magnetskom polju i o nabijenim česticama koje su u interakciji s tim poljem.
Jedan od instrumenata posvećenih opažanju galaktičkog sinkrotronskog zračenja je sustav radioteleskopa LOFAR (Low Frequency Array) čije su stanice razmještene po većem dijelu Europe sa središtem na sjeveru Nizozemske. Cijelu mrežu čini više od 100000 relativno jeftinih radioantena. Iz svojstava sinkrotronskog zračenja opaženog na niskim radiofrekvencijama (od 100 do 200 MHz) može se odrediti raspodjela međuzvjezdane tvari te svojstva galaktičkog magnetskog polja.
.
Radioteleskop Effelsberg i neutralni plin
Osim podataka koje je prikupio LOFAR, u radu su korištena opažanja s radioteleskopa Effelsberg smještenog u Njemačkoj. Effelsberg međuzvjezdani prostor opažao na viskom radiofrekvencijama (1,4 GHz) u potrazi za neutralnim plinom koji većinom čine atomi vodika. Osim prostorne raspodjele neutralnog plina radioteleskop Effelsberg može utvrditi i temperaturu plina, što je važan podatak za testiranje teorijskih modela.
Usporedbom opažanja s radioteleskopa LOFAR i Effelsberg astrofizičari s Instituta Ruđer Bošković otkrili su ga je galaktičko sinkrotronsko zračenje usko povezano s hladnim neutralnim plinom, čija je temperatura oko 50 K.
.
Tko su junaci ove priče
Prvi autor ove studije je Andrea Bracco, poslijedoktorand na Institutu Ruđer Bošković, u sklopu individualne stipendije Marie Sklodowska-Curie akcije iz programa Obzor 2020. On je prvi strani znanstvenik koji je dobio ovu prestižnu stipendiju za provedbu u Hrvatskoj. Inače je doktorirao astrofiziku na Institut d’Astrophysique Spatiale u Francuskoj, a kao poslijedoktorand radio je i na Institute for Research on the Fundamental Laws of the Universe, CEA Sacley i École Normale Supérieure u Francuskoj te na Nordic Institute for Theoretical Physics u Švedskoj. Njegov mentor u Hrvatskoj je Vibor Jelić, voditelj Laboratorija za astročestičnu fiziku i astrofiziku na Institutu Ruđer Bošković. Osim Vibora Jelića, koautori na radu su i doktorandi: Luka Turić i Ana Erceg. Rezultate njihovih istraživanja uskoro objavljuje ugledni časopis Astronomy & Astrophysics.