Récemment, nous avons examiné un type de carte très inhabituel - le ciel de Faraday. Comme toutes les galaxies, la nôtre a une «personnalité» magnétique, mais d'où viennent ces champs et comment ils sont créés est un véritable mystère. Les chercheurs ont toujours simplement supposé qu'ils avaient été créés par des processus mécaniques comme ceux qui se produisent à l'intérieur de la Terre et au Soleil. Maintenant, une nouvelle étude permettra aux scientifiques de mieux comprendre la structure des champs magnétiques galactiques telle qu'elle est observée dans notre galaxie.
L'équipe, dirigée par l'Institut Max Planck d'astrophysique (MPA), a rassemblé leurs informations et les a compilées avec des simulations théoriques pour créer une autre carte détaillée du ciel magnétique. Comme l'explique la Dre Tracy Clarke du LNR, un membre de l'équipe de recherche explique: «La clé de l'application de ces nouvelles techniques est que ce projet rassemble plus de 30 chercheurs avec 26 projets différents et plus de 41 000 mesures à travers le ciel. La base de données résultante équivaut à poivrer le ciel entier avec des sources séparées par une distance angulaire de deux pleines lunes. » Cette énorme quantité de données fournit un nouveau look «tout ciel» qui permettra aux scientifiques de mesurer la structure magnétique de la Voie lactée dans les moindres détails.
Qu'y a-t-il de si "nouveau" sur cette carte? Cette fois, nous examinons une quantité appelée profondeur de Faraday - une idée qui dépend d'une information en ligne de visée définie sur les champs magnétiques. Il a été créé en combinant plus de 41 000 mesures singulières qui ont ensuite été combinées à l'aide d'une nouvelle méthode de reconstruction d'image. Dans ce cas, tous les chercheurs de MPA sont des spécialistes de la nouvelle discipline de la théorie des champs d'information. La Dre Tracy Clarke, qui travaille à la Division de télédétection du NRL, fait partie de l’équipe de radioastronomes internationaux qui a fourni les observations radio pour la base de données. C’est du magnétisme à grande échelle… et donne même les plus petites caractéristiques magnétiques qui permettront aux scientifiques de mieux comprendre la nature de la turbulence des gaz galactiques.
Le concept de l'effet Faraday n'est pas nouveau. Les scientifiques observent et mesurent ces champs depuis un siècle et demi. Comment ça se passe? Lorsque la lumière polarisée traverse un milieu magnétisé, le plan de la polarisation bascule… un processus connu sous le nom de rotation de Faraday. La quantité de rotation montre la direction et la force du champ et donc ses propriétés. La lumière polarisée est également générée à partir de sources radio. En utilisant différentes fréquences, la rotation de Faraday peut également être mesurée de cette manière alternative. En combinant toutes ces mesures uniques, les chercheurs peuvent acquérir des informations sur un seul chemin à travers la Voie lactée. Pour améliorer davantage la «vue d'ensemble», les informations doivent être recueillies à partir de diverses sources - un besoin comblé par 26 projets d'observation différents qui ont enregistré un total de 41 330 mesures individuelles. Pour vous donner une idée de la taille, cela finit par être d'environ une source radio par degré carré de ciel!
Même avec une profondeur comme celle-ci, il existe encore des zones dans le ciel sud où seules quelques mesures ont été répertoriées. Pour combler les lacunes et donner une vue plus réaliste, les chercheurs «doivent interpoler entre les points de données existants qu'ils ont enregistrés». Cependant, ce type de données pose certains problèmes de précision. Bien que vous puissiez penser que les mesures les plus exactes auraient le plus grand impact sur la carte, les scientifiques ne sont pas tout à fait sûrs de la fiabilité d'une mesure unique, en particulier lorsqu'elle peut être influencée par l'environnement qui les entoure. Dans ce cas, les mesures les plus précises ne sont pas toujours les mieux classées en points de cartographie. Comme Heisenberg, il y a une incertitude associée au processus d'obtention des mesures parce que le processus est si complexe. Une seule petite erreur pourrait entraîner une énorme distorsion du contenu de la carte.
Grâce à un algorithme conçu par l'AMP, les scientifiques sont en mesure de faire face à ces types de difficultés avec confiance lorsqu'ils assemblent les images. L'algorithme, appelé «filtre critique étendu», utilise des outils issus de nouvelles disciplines appelées théorie des champs d'information - une méthode logique et statistique appliquée aux champs. Jusqu'à présent, il s'est avéré être une méthode efficace pour éliminer les erreurs et s'est même révélé être un atout pour d'autres domaines scientifiques tels que la médecine ou la géographie pour une gamme d'applications de traitement d'images et de signaux.
Même si cette nouvelle carte est un excellent assistant pour étudier notre propre galaxie, elle aidera également les chercheurs à étudier les champs magnétiques extragalactiques. Alors que l'avenir fournit de nouveaux types de radiotélescopes tels que LOFAR, eVLA, ASKAP, MeerKAT et SKA, la carte sera une ressource majeure de mesures de l'effet Faraday - permettant aux scientifiques de mettre à jour l'image et d'approfondir notre compréhension de l'origine de champs magnétiques galactiques.
Source de l'histoire originale: Naval Research Laboratory News.
