La Organización de Investigación Científica e Industrial de la Commonwealth (CSIRO), la agencia científica nacional de Australia, y el Observatorio Internacional Square Kilometer Array (SKAO) publicaron conjuntamente el mapa más grande y detallado del campo magnético cósmico hasta la fecha, presentando la estructura del campo magnético cósmico originalmente "invisible" con un detalle sin precedentes. El nuevo mapa, llamado SPICE-RACS, cubre cinco veces más área que todos los estudios anteriores de este tipo combinados y se considera un hito importante en la comprensión de cómo se distribuye y transporta la energía en el universo.
Los nuevos resultados se basan en el radiotelescopio ASKAP en Inyarrimanha Ilgari Bundara (base de operaciones de ASKAP) en Australia Occidental. Esta instalación es parte de CSIRO y es responsable de escanear grandes áreas del cielo en busca de señales de radio en el ASKAP Rapid Continuous Survey (RACS). Ya en 2020, ASKAP completó el estudio de radio más grande y rápido hasta el momento, sentando las bases para este mapeo de campos magnéticos.
Según el equipo de investigación, el mapa SPICE-RACS se basa en un principio físico: cuando la luz atraviesa un campo magnético, su polarización se invierte. Al medir el grado de rotación de las señales de radio procedentes de todas las direcciones del universo durante su propagación y combinarlo con los datos registrados por ASKAP, los científicos pueden inferir la ubicación y la fuerza de estos campos magnéticos. El Dr. Alec Thomson, uno de los líderes del proyecto y actualmente científico encargado de SKAO, dijo que esta es la primera vez que los investigadores han podido analizar en detalle la estructura del medio interestelar cercano a una escala tan grande, mientras estudian sistemáticamente una gran cantidad de galaxias distantes.
Para construir el mapa, el equipo reprocesó datos de casi todas las galaxias detectadas en el estudio RACS. "Extrajimos mediciones de rotación de cada galaxia detectada por RACS, que suman casi cuatro millones de objetos, y reprocesamos los datos sin procesar de ASKAP para obtener una imagen más completa del campo magnético cósmico", dijo Thomson. En su opinión, esto proporciona un tamaño de muestra sin precedentes para explorar estructuras magnéticas desde el entorno local de la Vía Láctea hasta el universo distante.
La comunidad científica reconoce desde hace tiempo que los campos magnéticos desempeñan un papel clave en la configuración del medio ambiente en la Tierra y en el espacio, pero ha sido difícil observarlo directamente. Por ejemplo, sin la protección del campo geomagnético exterior de la Tierra, el flujo de partículas de alta energía provenientes del sol (viento solar) reduciría en gran medida la habitabilidad de la Tierra. Sin embargo, en comparación con la gravedad o la radiación electromagnética, los humanos todavía sabemos muy poco sobre el origen y la evolución de los campos magnéticos a escala cósmica, lo que se ve limitado principalmente por los métodos de observación.
La profesora Naomi McClure-Griffiths, científica jefe de SKAO, señaló que durante las últimas dos décadas, la comunidad astronómica se ha basado básicamente en el mismo conjunto limitado de datos para estudiar el campo magnético cósmico, y estos datos ni siquiera cubren todo el cielo del sur. "Ahora finalmente podemos responder algunas de las 'grandes preguntas' sobre la estructura magnética del universo con una visión más completa del cielo", dijo. SPICE-RACS permite a los científicos estudiar las interacciones de la Vía Láctea con galaxias vecinas como las Nubes de Magallanes a escala galáctica y analizar el papel que desempeñan los campos magnéticos.
Más importante aún, se espera que el nuevo mapa ayude a responder la pregunta fundamental de "¿cuándo apareció el campo magnético cósmico?" McClure-Griffiths dijo que en el pasado, los investigadores creían que tales problemas eran casi imposibles de resolver mediante métodos de observación, pero ahora, con la aparición de estudios de polarización a gran escala y de alta sensibilidad, "esta opinión ya no es cierta". Al contar las características del campo magnético de las galaxias en diferentes momentos y a diferentes distancias, los investigadores tienen la oportunidad de reconstruir la trayectoria de generación y evolución del campo magnético en la historia del universo.
Junto con la publicación de datos, CSIRO también pondrá conjuntos de datos relevantes a disposición de investigadores científicos de todo el mundo en un formato abierto. Tim Galvin, astrónomo de CSIRO involucrado en el proyecto, dijo que estos recursos serán de libre acceso para cualquier equipo, ya sea para investigaciones independientes o para replicar resultados existentes. Hizo hincapié en que los datos abiertos no sólo facilitan que más equipos de investigación exploren nuevos problemas científicos, sino que también ayudan a fortalecer el principio central de "reproducibilidad" en la investigación científica.
Por lo tanto, la plataforma del portal de datos de CSIRO se considera una importante infraestructura de investigación científica, no solo para investigadores profesionales, sino que también da la bienvenida a la exploración en profundidad por parte del público que siente curiosidad por los datos astronómicos y científicos. Galvin señaló que actualmente varios equipos de investigación están trabajando en los datos de este proyecto y continúan produciendo nuevos resultados, lo que demuestra aún más el valor científico de esta biblioteca de recursos.
El equipo de cooperación internacional que participa en este trabajo se denomina grupo de cooperación "Cosmic Magnetic Polarization Survey (POSSUM)", que está compuesto por instituciones de investigación multinacionales. Aunque SPICE-RACS se considera uno de los mapas más completos del campo magnético cósmico disponibles actualmente, el equipo enfatiza que este es solo el punto de partida para planes futuros para observaciones a mayor escala y mayor precisión. Con la nueva generación de instalaciones de radio, como el telescopio Square Kilometer Array, plenamente operativas, se espera que el "mapa" de la humanidad de la estructura magnética oculta del universo continúe ampliándose y actualizándose.
Según los informes, los resultados de esta investigación han sido aceptados por las Publicaciones de la Sociedad Astronómica de Australia, pero el proceso de revisión por pares aún no ha concluido. El equipo de investigación y CSIRO declararon en un comunicado de prensa que continuarán mejorando los datos y métodos en el futuro, y esperan que la comunidad de investigación científica global plantee más preguntas y explicaciones sobre esta base para profundizar la comprensión humana del campo magnético cósmico y su papel en la evolución del universo.