Порядок магнитного поля в межзвёздных облаках зависит от способа измерения
Моделирование межзвёздной среды показало: холодные облака выглядят упорядоченнее тёплых при сравнении по массе и менее упорядоченными при сравнении по длине. Авторы считают, что это объясняет кажущееся противоречие прежних работ.
Межзвёздная среда, где из газа и пыли рождаются звёзды, пронизана магнитными полями. Они влияют на движение газа и направляют космические лучи, летящие через Галактику. Само поле невидимо, поэтому его структуру изучают по излучению пыли. Пылинки несферические, и их длинная ось обычно ориентирована поперёк поля, из-за чего их свет поляризован. Чем упорядоченнее поле, тем одинаковее ориентированы пылинки и тем выше доля поляризованного излучения.
Прежние наблюдения дали противоречивую картину. Доля поляризации росла вместе с долей холодного газа вдоль луча зрения, но не зависела от общего количества нейтрального газа. Это указывало на то, что поле преимущественно упорядочено в холодных облаках по сравнению с тёплыми. Другие исследования, напротив, находили более упорядоченное поле в тёплых облаках.
Масса или длина
Команда Ирины Бутски (Iryna S. Butsky) из Стэнфордского университета проверила эти выводы на численных моделях высокого разрешения, где истинное поле известно. В моделях связь доли поляризации с долей холодного газа сохраняется, пока луч зрения пересекает меньше чем примерно 20 облаков. Это согласуется с наблюдениями на высоких галактических широтах: там луч зрения уходит из плоскости Галактики и встречает немного холодных структур. Когда вдоль луча зрения больше облаков, поле в каждом из них упорядочено, но направлено по-своему. При усреднении сигналы поляризации от разных облаков взаимно ослабляются, и корреляция пропадает.
Сравнив отдельные облака, авторы обнаружили, что ответ зависит от способа сравнения. При равной массе поле упорядоченнее в холодных облаках, при равной длине — в тёплых. Холодные облака плотнее и компактнее, поэтому для отрезка той же длины приходится брать несколько холодных структур, а значит, захватывать больше изменений поля. В наблюдениях излучения пыли вклад естественным образом взвешивается по массе, поэтому такие наблюдения отражают именно тот случай, в котором холодный газ выглядит упорядоченнее. По мнению авторов, это и объясняет кажущееся расхождение между прежними работами. Статья принята к публикации в The Astrophysical Journal.