Een vraag die wetenschappers al lang bezighoudt, is hoe ons Melkwegstelsel, dat een elegante spiraalvorm heeft met lange armen, deze vorm aangenomen.

Universities Space Research Association heeft vandaag aangekondigd dat nieuwe waarnemingen van een ander sterrenstelsel licht werpen op hoe spiraalvormige sterrenstelsels zoals het onze hun iconische vorm krijgen.

Volgens onderzoek van het Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA), magnetische velden spelen een grote rol bij het vormen van deze sterrenstelsels. "Magnetische velden zijn onzichtbaar, maar ze kunnen de evolutie van een melkwegstelsel beïnvloeden, " zei Dr. Enrique Lopez-Rodriguez, een wetenschapper van de Universities Space Research Association bij het SOFIA Science Center in het Ames Research Center van NASA in Silicon Valley in Californië. "We hebben een redelijk goed begrip van hoe zwaartekracht galactische structuren beïnvloedt, maar we beginnen net de rol te leren die magnetische velden spelen."

Magnetische velden in het spiraalstelsel zijn uitgelijnd met de spiraalarmen over het hele sterrenstelsel - meer dan 24, 000 lichtjaar in doorsnede. De uitlijning van het magnetische veld met de sterformatie houdt in dat de zwaartekrachten die de spiraalvorm van de melkweg hebben gecreëerd, ook het magnetische veld comprimeren. De uitlijning ondersteunt de leidende theorie over hoe de armen in hun spiraalvorm worden gedwongen die bekend staat als 'dichtheidsgolftheorie'.

Wetenschappers hebben magnetische velden gemeten langs de spiraalarmen van de melkweg genaamd NGC 1068, of M77. De velden worden weergegeven als stroomlijnen die de cirkelende armen nauw volgen.

Het M77-sterrenstelsel bevindt zich op 47 miljoen lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Cetus. Het heeft een superzwaar actief zwart gat in het centrum dat twee keer zo massief is als het zwarte gat in het hart van ons Melkwegstelsel. De wervelende armen zijn gevuld met stof, gas en gebieden met intense stervorming die starbursts worden genoemd.

SOFIA's infraroodobservaties onthullen wat menselijke ogen niet kunnen:magnetische velden die de met pasgeboren sterren gevulde spiraalarmen op de voet volgen. Dit ondersteunt de leidende theorie over hoe deze armen in hun iconische vorm worden gedwongen die bekend staat als 'dichtheidsgolftheorie'. Er staat dat stof, gas en sterren in de armen zijn niet op hun plaats gefixeerd zoals bladen op een ventilator. In plaats daarvan, het materiaal beweegt langs de armen terwijl de zwaartekracht het samendrukt, als voorwerpen op een lopende band.

De uitlijning van het magnetische veld strekt zich uit over de gehele lengte van de massieve, armen - ongeveer 24, 000 lichtjaar in doorsnede. Dit houdt in dat de zwaartekrachten die de spiraalvorm van het sterrenstelsel hebben gecreëerd, ook het magnetische veld comprimeren, ter ondersteuning van de dichtheidsgolftheorie. De resultaten worden gepubliceerd in de Astrofysisch tijdschrift .

"Dit is de eerste keer dat we magnetische velden op zulke grote schaal hebben uitgelijnd met de huidige stergeboorte in de spiraalarmen, " zei Lopez-Rodriquez. "Het is altijd spannend om van SOFIA dit soort observatiebewijs te hebben dat theorieën ondersteunt."

Celestiale magnetische velden zijn notoir moeilijk waar te nemen. SOFIA's nieuwste instrument, de Airborne Wideband Camera-Plus met hoge resolutie, of HAWC+, gebruikt ver-infrarood licht om hemelse stofkorrels waar te nemen, die loodrecht op magnetische veldlijnen staan. Uit deze resultaten blijkt astronomen kunnen de vorm en richting van het anders onzichtbare magnetische veld afleiden. Ver-infraroodlicht levert belangrijke informatie over magnetische velden omdat het signaal niet wordt verontreinigd door emissie van andere mechanismen, zoals verstrooid zichtbaar licht en straling van hoogenergetische deeltjes. SOFIA's vermogen om de melkweg te bestuderen met ver infrarood licht, specifiek bij de 89 micron golflengte, onthulde voorheen onbekende facetten van zijn magnetische velden.

Verdere waarnemingen zoals deze van SOFIA zijn nodig om te begrijpen hoe magnetische velden de vorming en evolutie van andere soorten sterrenstelsels beïnvloeden, zoals die met onregelmatige vormen.