El campo magnético de nuestra galaxia se revela en una nueva imagen tomada por el satélite Planck de la ESA. Esta imagen fue compilada a partir de las primeras observaciones de todo el cielo en luz “polarizada” emitidas por el polvo interestelar en la Vía Láctea.
La luz es una forma muy familiar de energía y, sin embargo algunas de sus propiedades están ocultas a la experiencia humana cotidiana. Una de ellos, la polarización, lleva una gran cantidad de información acerca de lo sucedido a lo largo de la trayectoria de un rayo de luz, y esto puede ser explotado por los astrónomos.
La luz puede ser descrita como una serie de ondas de campos eléctricos y magnéticos que vibran en direcciones que están en ángulos rectos entre sí y a su dirección de desplazamiento.
Por lo general, estos campos pueden vibrar en todas las orientaciones. Sin embargo, si llegan a vibrar preferentemente en ciertas direcciones, decimos que la luz está “polarizada”. Esto puede ocurrir, por ejemplo, cuando la luz rebota en una superficie reflectante como un espejo o en el mar. Filtros especiales pueden utilizarse para absorber esta luz polarizada, como las gafas de sol polarizadas que eliminan el resplandor.
En el espacio, la luz emitida por las estrellas, gas y polvo también puede polarizarse en diversas formas. Mediante la medición de la cantidad de polarización en esta luz, los astrónomos pueden estudiar los procesos físicos que causaron la polarización.
En particular, la polarización puede revelar la existencia y propiedades de los campos magnéticos que la luz ha recorrido.
El mapa que se presenta aquí se obtuvo utilizando los detectores de Planck que actuaron como el equivalente astronómico de unas gafas de sol polarizadas. Remolinos, bucles y arcos en esta nueva imagen trazan la estructura del campo magnético de nuestra galaxia, la Vía Láctea.
Además de cientos de miles de millones de estrellas, nuestra galaxia está llena de una mezcla de gas y polvo, la materia prima de la que nacen las estrellas. A pesar de que los diminutos granos de polvo son muy fríos emiten luz en longitudes de onda muy largas -desde el infrarrojo al microondas. Si los granos no son simétricos, mucha de esa luz sale y vibra paralela al eje más largo del grano, por lo que es luz polarizada.
Si la orientación de toda una nube de granos de polvo es al azar, esta polarización neta no podría ser vista. Sin embargo, los granos de polvo cósmico están casi siempre girando rápidamente, decenas de millones de veces por segundo, debido a las colisiones con fotones y átomos que se mueven rápidamente.
Ya que las nubes interestelares en la Vía Láctea se enroscan a los campos magnéticos, los granos de polvo se alinean preferentemente con su eje longitudinal perpendicular a la dirección del campo magnético. Como resultado, hay una polarización en la luz emitida, que luego se puede medir.
De esta manera, los astrónomos pueden utilizar luz polarizada a partir de granos de polvo para estudiar la estructura del campo magnético galáctico y, en particular, la orientación de las líneas de campo proyectada en el plano del cielo.
En la nueva imagen de Planck, las regiones más oscuras corresponden a una fuerte emisión polarizada, y las estrías indican la dirección del campo magnético proyectado en el plano del cielo.Dado que el campo magnético de la Vía Láctea tiene una estructura 3D, la orientación es difícil de interpretar si las líneas de campo están muy desorganizados a lo largo de la línea de visión; como mirar a través de una bola recubierta de cuerda y tratar de percibir cierta aproximación neta.
Sin embargo, la imagen de Planck muestra que existe una organización a gran escala en algunas partes del campo magnético galáctico.
La banda oscura que corre horizontalmente a través del centro se corresponde con el plano galáctico. Aquí, la polarización revela un patrón regular en grandes escalas angulares, que se debe a las líneas de campo magnético que son predominantemente paralelas al plano de la Vía Láctea.
Los datos también revelan variaciones en la dirección de polarización dentro de las nubes cercanas de gas y polvo. Esto se puede ver en unas características enredaderas por encima y por debajo del plano, donde el campo magnético local está particularmente desorganizado.
Datos de polarización galácticos de Planck son analizados en una serie de cuatro artículos en la revista Astronomy & Astrophysics, pero estudiar el campo magnético de la Vía Láctea no es la única razón por la cual los científicos de Planck están interesados en estos datos. Escondido detrás de la emisión de primer plano de nuestra galaxia está la señal primordial del Fondo Cósmico de Microondas (CMB), la luz más antigua del Universo.
El brillo de CMB ya ha sidio dibujado por Planck en un detalle sin precedentes y los científicos están ahora examinando los datos para medir la polarización de la luz. Este es uno de los principales objetivos de la misión Planck, ya que podría proporcionar evidencias de ondas gravitacionales generadas en el Universo inmediatamente después de su nacimiento.
En marzo de 2014, los científicos de la colaboración BICEP2 reclamaron la primera detección de una señal de este tipo en los datos recolectados a través de un telescopio terrestre observando un parche del cielo en una sola frecuencia de microondas. Fundamentalmente, la reclamación se basa en la suposición de que las emisiones polarizadas en primer plano son casi insignificantes en esta región.
A finales de este año, los científicos de la colaboración Planck darán a conocer los datos basados en observaciones de la luz polarizada que cubren todo el cielo en siete frecuencias diferentes. Los datos de frecuencia múltiples deben permitir a los astrónomos separar con fiabilidad cualquier posible contaminación de primer plano de la señal polarizada primordial tenue.
Esto permitirá una investigación mucho más detallada de la historia temprana del cosmos, de la expansión acelerada cuando el Universo tenía mucho menos de un segundo de edad de la época en que las primeras estrellas nacieron, varios cientos de millones de años después.
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