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Los científicos mapean los campos magnéticos más grandes en los cúmulos de galaxias utilizando un gradiente de intensidad de sincrotrón

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Una imagen de alta resolución del campo magnético en el cúmulo de El Gordo, incluida la imagen de rayos X de Chandra (parte azul de la imagen), la imagen infrarroja JWST de la NASA (galaxias de fondo de la imagen) y los campos magnéticos medidos (simplifique ). . Créditos: Chandra X-ray: NASA/CXC/Rutgers; JWST infrarrojo: NASA/ESA/CSA; Líneas de campo magnético: Yue Hu.

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Una imagen de alta resolución del campo magnético en el cúmulo de El Gordo, incluida la imagen de rayos X de Chandra (parte azul de la imagen), la imagen infrarroja JWST de la NASA (galaxias de fondo de la imagen) y los campos magnéticos medidos (simplifique ). . Créditos: Chandra X-ray: NASA/CXC/Rutgers; JWST infrarrojo: NASA/ESA/CSA; Líneas de campo magnético: Yue Hu.

En un nuevo estudio, los científicos han mapeado campos magnéticos en cúmulos de galaxias, revelando el impacto de las fusiones galácticas en las estructuras de los campos magnéticos y desafiando suposiciones previas sobre la eficiencia de los procesos de dinamo turbulentos para amplificar estos campos.

Los cúmulos de galaxias son grandes sistemas unidos gravitacionalmente que contienen numerosas galaxias, gas caliente y materia oscura. Representan algunas de las estructuras más masivas del universo. Estos cúmulos pueden constar de cientos a miles de galaxias, mantenidas unidas por la gravedad, y están incrustadas en vastos halos de gas caliente llamados medios intracúmulos (ICM).

El ICM, compuesto principalmente de hidrógeno y helio ionizados, se mantiene unido gracias a la atracción gravitacional del propio cúmulo. Los campos magnéticos en estructuras a gran escala, como los cúmulos de galaxias, desempeñan funciones esenciales en la configuración de los procesos astrofísicos. Influyen en el ICM, impactan la formación y evolución de las galaxias, contribuyen al transporte de rayos cósmicos, participan en la magnetización cósmica y sirven como trazadores de la evolución estructural a gran escala.

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Estudios y simulaciones anteriores han sugerido que los campos magnéticos dentro de los cúmulos evolucionan, lo que indica su susceptibilidad a la dinámica de los cúmulos y experimenta amplificación durante los eventos de fusión.

El estudio, publicado en Comunicaciones de la naturaleza, utiliza un método llamado gradiente de intensidad de sincrotrón (SIG) para mapear campos magnéticos en cúmulos, especialmente durante las fusiones de galaxias. Este método proporciona una perspectiva única sobre las estructuras del campo magnético y ofrece una herramienta para comparar las expectativas numéricas de las simulaciones con datos de observación.

El autor principal del estudio, Prof. Alex Lazarian de UW-Madison habló con Phys.org sobre su motivación para estudiar los campos magnéticos en cúmulos de galaxias y dijo: «El objetivo de mi investigación es comprender el papel de los campos magnéticos en entornos astrofísicos, particularmente en medios magnetizados y turbulentos. «

«Durante las últimas dos décadas, he estudiado exhaustivamente la turbulencia magnética y los procesos de reconexión en colaboración con mis alumnos. La técnica utilizada para mapear campos magnéticos en cúmulos de galaxias se basa en conocimientos teóricos y numéricos adquiridos a lo largo de años de investigación. «

gradiente de intensidad del sincrotrón

La intensidad del sincrotrón se refiere a la radiación emitida por partículas cargadas, típicamente electrones, mientras giran en espiral a lo largo de las líneas del campo magnético a velocidades relativistas. Este fenómeno se conoce como radiación sincrotrón.

El método SIG introduce una perspectiva única al mapear campos magnéticos a través de un proceso basado en el gradiente de intensidad del sincrotrón. El principio básico detrás de la técnica aplicada implica el uso de interacciones entre campos magnéticos y fluidos conductores, específicamente gas ionizado o plasma.

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La idea principal es que los campos magnéticos influyen en el movimiento de estos fluidos y su resistencia a la flexión hace que sea más fácil discernir su dirección. El profesor Lazarian explicó: «Estos movimientos dan como resultado gradientes de velocidad y las fluctuaciones del campo magnético son perpendiculares al campo magnético. Midiendo estos gradientes, se puede obtener la dirección del campo magnético».

Este enfoque representa una nueva forma de medir campos magnéticos, desarrollada por el Prof. Lazariano basado en estudios fundamentales de magnetohidrodinámica.

«Utiliza datos inicialmente considerados irrelevantes para los estudios de campos magnéticos, lo que nos permite obtener resultados significativos de diversos conjuntos de datos de archivo recopilados para fines no relacionados con las investigaciones de campos magnéticos», dijo el Prof.

Mas informaciones:
Yue Hu et al, gradiente de intensidad de sincrotrón que revela campos magnéticos en cúmulos de galaxias, Comunicaciones de la naturaleza (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-45164-8.

Información del diario:
Comunicaciones de la naturaleza


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