لقد ألقينا مؤخرًا نظرة على نوع غير عادي من الخرائط - Faraday Sky. مثل كل المجرات ، تمتلك مجرتنا "شخصية" مغناطيسية ، ولكن من أين تأتي هذه الحقول وكيف يتم إنشاؤها هي لغز حقيقي. لطالما افترض الباحثون ببساطة أنهم تم إنشاؤها بواسطة العمليات الميكانيكية مثل تلك التي تحدث في باطن الأرض والشمس. الآن ستعطي دراسة جديدة العلماء فهمًا أفضل حول بنية المجالات المغناطيسية المجرية كما رأينا في مجرتنا.
قام الفريق ، بقيادة معهد ماكس بلانك للفيزياء الفلكية (MPA) ، بجمع معلوماتهم وتجميعها بمحاكاة نظرية لإنشاء خريطة مفصلة أخرى للسماء المغناطيسية. كما أوضحت الدكتورة تريسي كلارك ، عضو NRL ، عضو فريق البحث ، "إن مفتاح تطبيق هذه التقنيات الجديدة هو أن هذا المشروع يجمع ما يزيد عن 30 باحثًا مع 26 مشروعًا مختلفًا وأكثر من 41000 قياس عبر السماء. وتعادل قاعدة البيانات الناتجة تفكيك السماء بأكملها بمصادر مفصولة بمسافة زاوية تبلغ قمرين ممتلئين. " توفر هذه الكمية الضخمة من البيانات مظهرًا جديدًا من نوع "السماء بالكامل" والذي سيمكن العلماء من قياس البنية المغناطيسية لدرب التبانة بتفاصيل دقيقة.
ما الجديد "الجديد" في هذه الخريطة؟ هذه المرة نحن ننظر إلى كمية تسمى عمق فاراداي - وهي فكرة تعتمد على معلومات خط البصر الموضوعة على المجالات المغناطيسية. تم إنشاؤه من خلال الجمع بين أكثر من 41000 قياسًا فرديًا تم دمجها بعد ذلك باستخدام طريقة جديدة لإعادة بناء الصورة. في هذه الحالة ، جميع الباحثين في MPA هم متخصصون في الانضباط الجديد لنظرية مجال المعلومات. تعد الدكتورة تريسي كلارك ، التي تعمل في قسم الاستشعار عن بعد في NRL ، جزءًا من فريق علماء الفلك الراديويين الدوليين الذين قدموا الملاحظات الراديوية لقاعدة البيانات. إنها مغناطيسية على نطاق واسع ... وتضفي حتى أصغر الميزات المغناطيسية التي ستمكن العلماء من فهم طبيعة اضطراب غاز المجرة بشكل أكبر.
إن مفهوم تأثير فاراداي ليس بجديد. ظل العلماء يراقبون ويقيسون هذه المجالات منذ قرن ونصف. فقط كيف يتم ذلك؟ عندما يمر الضوء المستقطب عبر وسط ممغنط ، تنقلب طائرة الاستقطاب ... وهي عملية تعرف باسم دوران فاراداي. يظهر مقدار الدوران اتجاه وقوة المجال وبالتالي خصائصه. يتم توليد الضوء المستقطب أيضًا من مصادر الراديو. باستخدام ترددات مختلفة ، يمكن أيضًا قياس دوران فاراداي بهذه الطريقة البديلة. من خلال الجمع بين جميع هذه القياسات الفريدة ، يمكن للباحثين الحصول على معلومات حول مسار واحد من خلال درب التبانة. ولتعزيز "الصورة الكبيرة" ، يجب جمع المعلومات من مجموعة متنوعة من المصادر - وهي حاجة تملؤها 26 مشروعًا مختلفًا للمراقبة والتي حققت ما مجموعه 41،330 قياسًا فرديًا. لإعطائك فكرة عن الحجم ، ينتهي به الأمر إلى أن يكون مصدر راديو واحد لكل درجة مربعة من السماء!
حتى مع هذا العمق ، لا تزال هناك مناطق في السماء الجنوبية حيث تم فهرسة عدد قليل من القياسات. لملء الفجوات وإعطاء نظرة أكثر واقعية ، يجب على الباحثين "الاستكمال بين نقاط البيانات الموجودة التي سجلوها". ومع ذلك ، فإن هذا النوع من البيانات يسبب بعض المشاكل مع الدقة. بينما قد تعتقد أن القياسات الأكثر دقة سيكون لها أكبر الأثر على الخريطة ، فإن العلماء ليسوا متأكدين تمامًا من مدى موثوقية أي قياس فردي - خاصة عندما يمكن أن تتأثر بالبيئة المحيطة بهم. في هذه الحالة ، لا تحتل القياسات الأكثر دقة المرتبة الأعلى دائمًا في نقاط التعيين. مثل هايزنبرغ ، هناك عدم يقين مرتبط بعملية الحصول على القياسات لأن العملية معقدة للغاية. خطأ واحد صغير يمكن أن يؤدي إلى تشويه كبير في محتويات الخريطة.
بفضل الخوارزمية التي صممها MPA ، يتمكن العلماء من مواجهة هذه الأنواع من الصعوبات بثقة أثناء تجميع الصور. تستخدم الخوارزمية ، التي تسمى "المرشح النقدي الممتد" ، أدوات من تخصصات جديدة تعرف باسم نظرية حقل المعلومات - وهي طريقة منطقية وإحصائية مطبقة على الحقول. حتى الآن ، أثبتت أنها طريقة فعالة للتخلص من الأخطاء ، وأثبتت حتى أنها أصول لمجالات علمية أخرى مثل الطب أو الجغرافيا لمجموعة من تطبيقات معالجة الصور والإشارات.
على الرغم من أن هذه الخريطة الجديدة هي مساعدة كبيرة لدراسة مجرتنا ، إلا أنها ستساعد في تمهيد الطريق للباحثين الذين يدرسون المجالات المغناطيسية خارج المجرة أيضًا. نظرًا لأن المستقبل يوفر أنواعًا جديدة من التلسكوبات الراديوية مثل LOFAR و eVLA و ASKAP و MeerKAT و SKA ، ستكون الخريطة موردًا رئيسيًا لقياسات تأثير Faraday - مما يسمح للعلماء بتحديث الصورة وزيادة فهمنا لأصل المجالات المغناطيسية المجرة.
مصدر القصة الأصلية: أخبار معمل البحوث البحرية.
