https://subscribe.ru/group/klub-lyubitelej-kosmosa/14445294/

 

О магнетизме галактик

Не так давно в научно-популярном журнале РАН  «Природа» была опубликована большая статья о магнетизме галактик — «Самые большие магниты» . Вот начало этой статьи:

 «В науке всегда есть некоторый элемент состязательности — кто в данном виде спорта самый-самый. Естественно, не остается без внимания и вопрос, какой магнит самый большой. Ответ на него совершенно неожидан для человека, привыкшего к миру технических магнитов: самыми большими по размеру магнитами, известными современной науке, оказываются звездные острова — спиральные галактики. В частности, гигантский магнит представляет из себя та галактика, в которой мы живем, — Млечный Путь. Впервые об этом догадался в конце 40-х годов прошлого века великий Э. Ферми, размышляя о том, что может удерживать космические лучи в Галактике. Он правильно оценил напряженность магнитного поля Млечного Пути и в общих чертах верно представлял себе его конфигурацию. Можно только позавидовать способности классиков науки делать правильные выводы из очень ограниченного набора фактов и, самое главное, удерживаться от беспочвенных спекуляций на его основе. Примерно тогда же замечательный отечественный астроном Б. А. Воронцов-Вельяминов включил эти результаты Ферми в свой учебник по астрономии для 11-го класса средней школы, причем включил так, что его текст практически без правки можно вносить в современные обзоры по магнитным полям галактик. Сейчас данный предмет почему-то в школе не преподают».

Выяснилось, что с идеями статьи я знакома уже около двух десятков лет. Было время, когда у нас в городе существовал магазин «Академ-Книга». Там я  купила книгу «Магнитные поля галактик», одним из авторов которой был автор обсуждаемой статьи. Вскоре, правда, наступило такое время, что книги (тем более академические) перестали пользоваться спросом, и магазин закрыли.  Для меня же на много лет содержание купленной книги определило направление размышлений.

За прошедшие с того времени годы наука о космическом магнетизме продвинулась далеко вперёд. Это заметно из сравнения книги со статьёй.  И в книге, и в статье обсуждается идея крупномасштабного магнитного поля.  Что такое крупномасштабное магнитное поле можно пояснить, прибегая к аналогии с рельефом Земли. Крупномасштабно (например, глядя с искусственного спутника) поверхность Земли выглядит сферической. Но чем ближе к поверхности, тем заметнее отклонение от сферичности. А совсем близко к поверхности Земли будут видны только детали – горы, впадины и прочие неровности.

Так вот, в книге было высказано всего лишь предположение, что крупномасштабные магнитные поля спиральных галактик имеют либо дипольную, либо квадрупольную структуру. Вероятнее, что квадрупольную:

Картинки по запросу квадрупольные магнитные поля галактик
квадрупольные магнитные поля галактик

В опубликованной же статье это утверждается уже с уверенностью. За время, прошедшее от публикации книги до публикации статьи, наблюдательные возможности астрономии неизмеримо возросли. В годы написания книги были лишь наземные наблюдения, преимущественно в оптическом диапазоне. Теперь же стали возможны наблюдения не только с Земли, но и из космоса, причём во всех электромагнитных диапазонах.

Наличие магнитного поля определяют в галактиках чаще всего по эффекту Фарадея – при распространении света через  магнитное поле, происходит вращение плоскости поляризации света. На следующем рисунке показана плоскость поляризации, она очерчена красным. А на следующем рисунке изображено её фарадеевское вращение:

Картинки по запросу плоскость поляризации света 
плоскость поляризации света

 

  Картинки по запросу плоскость поляризации света
Фарадеевское вращение

 

Фарадеевское вращение лучше всего наблюдается в радиодиапазоне, на длинах волн сантиметрового масштаба.

При исследовании поляризованного радиоизлучения от туманности Андромеды совершенной неожиданностью явилось то, что это излучение не было размазано по всему диску галактики, а оказалось сконцентрированным в кольце. Ниже показана картина поляризованного радиоизлучения по данным на длине волны 6 см. Интенсивность радиоизлучения здесь представлена цветом, а черточки показывают прямые, вдоль которых направлены векторы магнитного поля.

Картинки по запросу Самые большие магниты соколов
Самые большие магниты соколов

Почему кольцо сжато понятно — плоскость галактики наклонена к лучу зрения под углом 15°

Картинки по запросу галактика м31
галактика м31

Но почему всё же поляризованный газ собран в кольцо? Ведь кольцевое магнитное поле может создать только тороидальный ток:

Похожее изображение 

тороидальный ток магнитное поле                        

В статье утверждается, что один из авторов книги Анвар Шукуров уже давно нашёл объяснение этому явлению. Мои же поиски такого объяснения в  интернете не дали результата.