Medan magnet heliks membungkus awan molekul di Orion. Kredit gambar: NRAO / AUI / NSF Klik untuk memperbesar
Para astronom mengumumkan hari ini (Kamis, 12 Januari) apa yang mungkin merupakan penemuan pertama dari medan magnet heliks di ruang antarbintang, melingkar seperti ular di sekitar awan gas di konstelasi Orion.
"Anda dapat menganggap struktur ini sebagai raksasa, magnetik Slinky yang membungkus awan antarbintang panjang seperti jari," kata Timothy Robishaw, seorang mahasiswa pascasarjana bidang astronomi di University of California, Berkeley. “Garis-garis medan magnet seperti pita karet yang diregangkan; ketegangan meremas awan menjadi bentuk filamennya. "
Para astronom telah lama berharap untuk menemukan kasus-kasus spesifik di mana gaya magnet secara langsung memengaruhi bentuk awan antarbintang, tetapi menurut Robishaw, "teleskop belum sampai pada tugas ... sampai sekarang."
Temuan ini memberikan bukti pertama dari struktur medan magnet di sekitar awan antarbintang berbentuk filamen yang dikenal sebagai Orion Molecular Cloud.
Pengumuman hari ini oleh Robishaw dan Carl Heiles, profesor astronomi UC Berkeley, dibuat selama presentasi pada pertemuan American Astronomical Society di Washington, D.C.
Awan molekul antarbintang adalah tempat kelahiran bintang-bintang, dan Awan Molekul Orion mengandung dua pembibitan bintang seperti itu - satu di sabuk dan lainnya di pedang konstelasi Orion. Awan antarbintang adalah daerah padat yang tertanam dalam medium eksternal dengan kepadatan jauh lebih rendah, tetapi awan antarbintang "padat", menurut standar Bumi, merupakan ruang hampa sempurna. Dalam kombinasi dengan kekuatan magnet, ukuran besar dari awan-awan ini yang membuat gravitasi yang cukup untuk menyatukan mereka untuk membuat bintang.
Para astronom telah mengetahui selama beberapa waktu bahwa banyak awan molekul adalah struktur filamen yang bentuknya diduga dipahat oleh keseimbangan antara gaya gravitasi dan medan magnet. Dalam membuat model teoretis dari awan-awan ini, kebanyakan ahli astrofisika memperlakukannya sebagai bola daripada filamen seperti jari. Namun, perawatan teoritis yang diterbitkan pada tahun 2000 oleh Drs. Jason Fiege dan Ralph Pudritz dari McMaster University menyarankan bahwa ketika dirawat dengan benar, awan molekul filamen harus menunjukkan medan magnet heliks di sekitar sumbu panjang awan. Ini adalah konfirmasi pengamatan pertama dari teori ini.
"Mengukur medan magnet di ruang adalah tugas yang sangat sulit," kata Robishaw, "karena medan di ruang antar bintang sangat lemah dan karena ada efek pengukuran sistematis yang dapat menghasilkan hasil yang salah."
Tanda tangan medan magnet yang menunjuk ke arah atau menjauh dari Bumi dikenal sebagai efek Zeeman dan diamati sebagai pemisahan garis frekuensi radio.
"Sebuah analogi akan terjadi ketika Anda memindai radio dan Anda mendapatkan stasiun yang sama dipisahkan oleh ruang kosong kecil," Robishaw menjelaskan. "Ukuran ruang kosong berbanding lurus dengan kekuatan medan magnet di lokasi di ruang di mana stasiun sedang disiarkan."
Sinyal, dalam hal ini, disiarkan pada 1420 MHz pada radio dial oleh hidrogen antarbintang - atom paling sederhana dan paling berlimpah di alam semesta. Pemancar ini berjarak 1.750 tahun cahaya di konstelasi Orion.
Antena yang menerima transmisi radio ini adalah Green Bank Telescope (GBT) dari National Science Foundation, yang dioperasikan oleh National Radio Astronomy Observatory. Teleskop itu, setinggi 148 meter (485 kaki) dan dengan piringan berdiameter 100 meter (300 kaki), terletak di Virginia Barat di mana 13.000 mil persegi telah disisihkan sebagai National Radio Quiet Zone. Ini memungkinkan para astronom radio untuk mengamati gelombang radio yang datang dari luar angkasa tanpa gangguan dari sinyal buatan manusia.
Dengan menggunakan GBT, Robishaw dan Heiles mengamati gelombang radio di sepanjang irisan melintasi Orion Molecular Cloud dan menemukan bahwa medan magnet berbalik arah, menunjuk ke arah Bumi di sisi atas awan dan menjauh darinya di bagian bawah. Mereka menggunakan pengamatan sebelumnya dari cahaya bintang untuk memeriksa bagaimana medan magnet di depan awan berorientasi. (Tidak ada cara untuk mendapatkan informasi tentang apa yang terjadi di balik awan karena awan sangat padat sehingga cahaya optik atau gelombang radio tidak dapat menembusnya.) Ketika mereka menggabungkan semua pengukuran yang tersedia, gambar muncul dari pola pembuka botol yang membungkus awan. .
"Hasil ini sangat menarik bagi saya karena beberapa alasan," kata Robishaw. "Ada hasil ilmiah dari struktur bidang heliks. Lalu, ada pengukuran yang berhasil: Jenis pengamatan ini sangat sulit, dan butuh puluhan jam di teleskop hanya untuk memahami bagaimana piringan besar ini merespon gelombang radio terpolarisasi yang merupakan tanda tangan dari medan magnet. "
Hasil penyelidikan ini memberi kesan kepada Robishaw dan Heiles bahwa GBT tidak hanya tak tertandingi di antara teleskop radio besar untuk mengukur medan magnet, tetapi juga satu-satunya yang dapat mendeteksi medan magnet lemah dengan andal.
Heiles memperingatkan bahwa ada satu penjelasan alternatif yang mungkin untuk struktur medan magnet yang diamati: Medan mungkin melilit bagian depan awan.
"Itu benda yang sangat padat," kata Heiles. "Itu juga terjadi di dalam cangkang cekung dari gelombang kejut yang sangat besar yang terbentuk ketika banyak bintang meledak di rasi bintang tetangga Eridanus."
Gelombang kejut itu akan membawa medan magnet bersamanya, katanya, "sampai mencapai awan molekul! Garis-garis medan magnet akan direntangkan melintasi permukaan awan dan melilit sisi-sisinya. Tanda tangan dari konfigurasi seperti itu akan sangat mirip dengan apa yang kita lihat sekarang. Apa yang benar-benar meyakinkan kita bahwa ini adalah bidang heliks adalah bahwa tampaknya ada sudut pitch konstan terhadap garis-garis medan di seluruh permukaan awan. "
Namun, situasinya dapat diklarifikasi dengan penelitian lebih lanjut. Robishaw and Heiles berencana untuk memperluas pengukuran mereka di cloud ini dan lainnya menggunakan GBT. Mereka juga akan berkolaborasi dengan rekan-rekan Kanada untuk menggunakan cahaya bintang untuk mengukur lapangan di seluruh permukaan awan ini dan lainnya.
"Harapannya adalah untuk menyediakan bukti yang cukup untuk memahami apa sebenarnya struktur medan magnet ini," kata Heiles. "Pemahaman yang jelas sangat penting untuk benar-benar memahami proses dimana awan molekul membentuk bintang di galaksi Bima Sakti."
Penelitian ini didukung oleh National Science Foundation.
