Фарадей, прах и милиони години светлина: как старите идеи се превръщат в нов инструмент за астрономията

Ето как светлината, преминаваща през праха, ни помага да разберем Галактиката.

Кой би си помислил, че магнитните полета могат да бъдат толкова полезни? Астрономите се научиха да ги използват, за да изследват галактическото ни „съседство“ в Млечния път, използвайки явлението, известно като въртене на Фарадей.

Всичко започва с праха. Най-обикновен междузвезден прах – малки частици, разпръснати из цялата галактика. На пръв поглед те са миниатюрни, но пространството между звездите е толкова обширно, че взети заедно, те могат да окажат силно влияние върху това, което виждаме. Интересно е, че всяка прашинка има свое собствено микроскопично магнитно поле. Това се дължи на факта, че праховите частици са съставени от заредени частици, които се въртят – и по този начин създават магнитно поле.

Когато светлината от отдалечените обекти преминава през този прах, тя взаимодейства с неговите магнитни полета. А светлината, както е известно още от времето на шотландския физик Джеймс Кларк Максуел, е електромагнитна вълна, т.е. колебание на електрическите и магнитните полета. Тези полета могат да си влияят едно на друго: промяната в едното предизвиква промяна в другото.

При това се получава един фин ефект. Когато една електромагнитна вълна – в случая светлината – се сблъска с магнитното поле на една прашинка, тя леко се променя. По-точно, променя се нейната поляризация. Това означава, че посоката на трептене на светлинната вълна се изменя. Едната компонента на вълната се усилва, а другата се потиска, в зависимост от ориентацията на магнитното поле на прашинката.

При една-единствена прашинка този ефект е почти незабележим. Но ако светлината премине през огромно количество прах, изминавайки хиляди светлинни години, това изместване става измеримо. Това представлява т.нар. въртене или ротация на Фарадей – в чест на Майкъл Фарадей, който пръв показва, че магнитното поле може да влияе на светлината.

Сега астрономите използват ротацията на Фарадей като инструмент. Като наблюдават ярките източници на светлина в различните направления, те могат да определят къде в една галактика има повече прах и къде по-малко. Това е като да се свети с фенерче в мъглата: по това колко светлина се разсейва, може да се определи къде мъглата е гъста и къде е рядка.

Така, използвайки обикновения междузвезден прах и финото взаимодействие на светлината с магнитните полета, получаваме картата на нашата галактика. Карта, начертана не с боя, а със светлина, магнитни полета и време.