Международная группа астрофизиков обработала накопленные за последние годы данные наблюдений эффекта Фарадея и опубликовала карту магнитного поля Млечного Пути. 

Этот эффект, напомним, проявляется как вращение плоскости поляризации света, который распространяется в среде с магнитным полем. Угол поворота пропорционален компоненту поля, сонаправленному с лучом зрения, но зависит ещё и от концентрации тепловых электронов на пути следования излучения. Подобная зависимость нежелательна, однако выбирать здесь не приходится: методик прямого измерения магнитного поля Галактики не существует. 

Необходимо также учитывать, что вращение плоскости поляризации, регистрируемое для каких-либо внегалактических источников, определяется не одним лишь Млечным Путём. По этой причине авторы в своих вычислениях оперировали «фарадеевской глубиной» — величиной, рассчитываемой через интеграл по лучу зрения от произведения концентрации электронов N(r) на компонент магнитного поля вдоль линии наблюдений B(r) с пределами интегрирования, установленными в нуле и r₀ (точке на границе Галактики). Угол поворота плоскости поляризации пропорционален «глубине», умноженной на квадрат длины волны; отсюда следует, что наблюдение поляризованного излучения удалённых радиоисточников на нескольких частотах даёт возможность оценить вращение, обусловленное эффектом Фарадея. 

Каждое такое наблюдение даёт информацию только о тех магнитных полях, которые излучение встречает на одном конкретном пути распространения в Галактике. Чтобы составить подробную карту, нужно исследовать множество распределённых по всему небу источников, а потому астрофизики использовали данные, собранные участниками сразу 26 различных проектов. Готовый к обработке массив содержал результаты 41 330 отдельных измерений. 

Даже такой объём информации, впрочем, нельзя назвать достаточным. При построении карты учёным приходилось заниматься интерполированием, что серьёзно осложняло задачу: поскольку данные были взяты из разных источников, им соответствовали разные (и не всегда точно определённые) погрешности измерения. Эти особенности авторы попытались учесть при написании оригинального алгоритма обработки, охарактеризованного в статье, недавно опубликованной в журнале Physical Review E. 

Карта, созданная с помощью нового алгоритма, позволяет охарактеризовать крупномасштабную структуру магнитного поля. Хорошо видно, к примеру, что изображение делится на четыре приблизительно равные части, в двух из которых преобладают отрицательные значения «фарадеевской глубины», а в оставшихся — положительные. Можно рассмотреть и менее крупные детали — скажем, область положительной «глубины», расположенную на занятом эмиссионной туманностью Gum 12 участке южного неба. 

В ближайшем будущем, когда к наблюдениям приступят радиотелескопы следующего поколения (LOFAR, eVLA, ASKAP, SKA), карта должна стать ещё более детализированной. 

Полная версия отчёта будет опубликована в журнале Astronomy & Astrophysics; препринт статьи можно скачать с сайта arXiv. 

Подготовлено по материалам Института астрофизики им. Макса Планка.

Текст: Дмитрий Сафин