O campo magnético galáctico desempenha um papel importante na evolução da galáxia, mas seu comportamento em pequena escala ainda é pouco conhecido. Também não se sabe se ele permeia o halo da galáxia ou não. Usando observações de pulsares no aglomerado halo globular 47 Tuc, uma equipe de pesquisa internacional liderada por Federico Abbate do Instituto Max Planck de Radioastronomia em Bonn, Alemanha, que iniciou este trabalho na Universidade de Milano Bicocca e no INAF-Observatório Astronômico de Cagliari, poderia sondar o campo magnético galáctico em escalas de alguns anos-luz pela primeira vez. Eles descobriram um campo magnético forte inesperado na direção do aglomerado. Este campo magnético aponta perpendicularmente ao disco galáctico e pode ser explicado por uma interação com o vento galáctico. Este é um fluxo magnetizado que se estende do disco galáctico para o halo circundante e sua existência nunca foi provada antes.

Os resultados são publicados na edição desta semana da Astronomia da Natureza .

47 Tucanae, ou 47 Tuc, como é geralmente chamado, é um espetacular aglomerado globular visível a olho nu na constelação "Tucana" no céu meridional perto da Pequena Nuvem de Magalhães. O primeiro pulsar neste aglomerado foi descoberto em 1990 com o radiotelescópio Parkes 64 m na Austrália, e logo mais foram encontrados com o mesmo telescópio. Atualmente são 25 pulsares conhecidos em 47 Tuc. Por esta razão, este aglomerado globular muito bem estudado também se tornou um dos mais importantes para os astrônomos do pulsar.

Os pulsares são fontes periódicas que permitem aos astrônomos medir a chamada medida de dispersão, que é um atraso do tempo de chegada dos pulsos únicos em diferentes frequências. Esse atraso é proporcional à densidade dos elétrons livres ao longo do caminho do pulsar à Terra. "Em 2001, notamos que os pulsares do lado oposto do aglomerado tinham uma medida de dispersão mais alta do que aqueles do lado próximo, que implicava a presença de gás no cluster, "diz Paulo Freire, do Instituto Max Planck de Radioastronomia (MPIfR), que liderou uma série de projetos de pesquisa no 47 Tuc.

O que torna o 47 Tuc ainda mais interessante é que o aglomerado está a uma distância de cerca de 15, 000 anos-luz, localizado em uma área relativamente intacta no halo galáctico. O halo envolve o disco galáctico e hospeda muito poucas estrelas e quantidades muito pequenas de gás. "Os pulsares neste aglomerado podem nos dar uma visão única e sem precedentes da geometria em grande escala do campo magnético no halo galáctico." diz Federico Abbate, autor principal do artigo e agora trabalhando no MPIfR, que realizou a análise durante seu doutorado. na Universidade de Milano-Bicocca e no INAF — Observatório Astronômico de Cagliari.

Compreender a geometria e a força dos campos magnéticos galácticos é essencial para desenhar uma imagem completa da galáxia. Os campos magnéticos podem afetar a formação de estrelas, regular a propagação de partículas de alta energia e ajudar a estabelecer a presença de um fluxo de gás em escala galáctica do disco para o halo circundante. Apesar de sua importância, a geometria em grande escala dos campos magnéticos no halo galáctico não é totalmente conhecida.

Os campos magnéticos não são observáveis ​​diretamente, mas os cientistas usam os efeitos que eles têm no plasma de baixa densidade que permeia o disco galáctico. Neste plasma, os elétrons são separados dos núcleos atômicos e se comportam como pequenos ímãs. Os elétrons são atraídos pelo campo magnético e são forçados a orbitar as linhas do campo magnético, emitindo radiação conhecida como radiação síncrotron. Além de emitir sua própria radiação, os elétrons livres também deixam uma assinatura peculiar na radiação polarizada que viaja pelo plasma. O campo eletromagnético da radiação polarizada oscila sempre na mesma direção e os elétrons em um meio magnetizado irão girar nesta direção em diferentes quantidades em diferentes frequências. Esse efeito é chamado de rotação de Faraday e é mensurável apenas em frequências de rádio.

As observações de emissão de rádio polarizada funcionam bem para restringir o campo magnético no disco galáctico, onde o plasma é denso o suficiente. No halo galáctico, Contudo, a densidade do plasma é muito baixa para observar diretamente os efeitos. Por esta razão, a geometria e a força do campo magnético no halo são desconhecidas e os modelos prevêem que ele pode ser paralelo ou perpendicular ao disco. A presença de um fluxo magnetizado do disco para o halo foi sugerida após observações em outras galáxias. Também pode explicar a emissão difusa de raios-X na galáxia.

Observações recentes dos pulsares em 47 Tuc, também realizado com o radiotelescópio Parkes na Austrália, foram capazes de medir sua emissão de rádio polarizada e sua rotação Faraday. Estes revelam a presença de um campo magnético no aglomerado globular que é surpreendentemente forte - tão forte, na verdade, que não pode ser mantido pelo próprio aglomerado globular, mas requer uma fonte externa localizada no halo galáctico. A direção do campo magnético é compatível com a do vento galáctico, perpendicular ao disco galáctico. A interação do vento galáctico com o aglomerado forma um choque que amplifica o campo magnético para os valores observados.

Este trabalho revela uma nova técnica para estudar o campo magnético no halo galáctico. Este cluster é um alvo perfeito para observações com o inovador radiotelescópio MeerKAT na África do Sul. "No futuro próximo, o telescópio MeerKAT melhorará muito as medições de polarização e possivelmente não apenas confirmará a presença do vento galáctico, mas também restringirá suas propriedades, "diz Andrea Possenti do INAF — Observatório Astronômico de Cagliari, que está envolvido nos esforços dos pulsares do aglomerado globular com o MeerKAT junto com o MPIfR. Além disso, este poderoso telescópio em particular com seu desenvolvimento para o Square Kilometer Array (SKA) tem a capacidade de observar outros aglomerados globulares no halo e corroborar os resultados.