Chi avrebbe mai pensato che l’invisibile forza del magnetismo potesse diventare uno strumento potentissimo per scrutare le profondità della nostra galassia, la Via Lattea? Gli astronomi hanno scoperto un modo ingegnoso per utilizzare i campi magnetici per mappare il nostro ambiente galattico, impiegando una tecnica affascinante chiamata rotazione di Faraday.
Ma come funziona questa sorta di “bussola cosmica”? Immaginate lo spazio interstellare non come un vuoto assoluto, ma come un ambiente permeato da una gran quantità di minuscole particelle di polvere. Sebbene la densità di questa polvere sia incredibilmente bassa, le immense distanze galattiche fanno sì che la quantità totale sia tutt’altro che trascurabile. La cosa ancora più sorprendente è che ogni singolo granello di polvere possiede un piccolo campo magnetico. Questo perché questi granelli sono costituiti da cariche elettriche in movimento, che generano campi magnetici.
Ora, pensate alla luce proveniente da stelle e altri oggetti celesti distanti che viaggia attraverso questo “pulviscolo” galattico. Durante il suo lungo viaggio, questa luce incontra innumerevoli di questi minuscoli campi magnetici. Ed è qui che entra in gioco una scoperta fondamentale della fisica: la luce non è altro che onde di elettricità e magnetismo, una geniale unificazione teorica realizzata dal fisico scozzese James Clerk Maxwell. I campi elettrici e magnetici sono intrinsecamente legati e capaci di influenzarsi reciprocamente. Ad esempio, un campo elettrico variabile produce un campo magnetico, e viceversa.
Quando un’onda elettromagnetica, come la luce, si imbatte in un granello di polvere e nel suo debole campo magnetico, questo campo ha una sua specifica orientazione, determinata dalla rotazione del granello. La parte dell’onda luminosa che è allineata con il campo magnetico del granello viene in qualche modo “potenziata”, mentre la parte che si muove in direzione perpendicolare viene “attenuata”. Questo processo apparentemente piccolo porta a un cambiamento cruciale nella polarizzazione dell’onda elettromagnetica. La polarizzazione si riferisce all’angolo di orientamento dei campi elettrici e magnetici che compongono l’onda luminosa. Più la luce viaggia attraverso questa “nebbia” di polvere magnetizzata, maggiore diventa questo cambiamento di angolo, questa rotazione della sua polarizzazione.
È importante sottolineare che questo è un effetto incredibilmente piccolo per un singolo granello di polvere, quasi impercettibile. Solo dopo aver percorso anni luce attraverso il mezzo interstellare l’effetto cumulativo diventa apprezzabile. Questo fenomeno è noto come rotazione di Faraday, un nome in onore di Michael Faraday, il pioniere che per primo dimostrò gli effetti del magnetismo sulla luce.
Ed ecco il colpo di genio: possiamo sfruttare proprio questa rotazione di Faraday per creare delle vere e proprie mappe della distribuzione della polvere nel mezzo interstellare. Osservando sorgenti luminose distanti in diverse direzioni del cielo, gli astronomi notano che la rotazione di Faraday è più intensa in alcune direzioni e meno in altre. È un po’ come puntare una torcia elettrica nella nebbia: dalla quantità di luce che ci raggiunge e da come appare, possiamo farci un’idea di dove la nebbia è più densa e dove è più sottile. Allo stesso modo, la maggiore o minore rotazione di Faraday ci indica la quantità di polvere magnetizzata che la luce ha attraversato.
In sintesi, misurando i cambiamenti nella polarizzazione della luce proveniente da sorgenti distanti, causati dall’interazione con i campi magnetici associati ai grani di polvere interstellare attraverso la rotazione di Faraday, gli astronomi possono mappare la distribuzione di questa polvere. Questa informazione, a sua volta, ci fornisce preziose indicazioni sulla struttura del mezzo interstellare all’interno della Via Lattea, rivelando variazioni nella sua densità e struttura in diverse regioni. Questa tecnica ci permette di “vedere” l’invisibile, esplorando le regioni più nascoste della nostra galassia e fornendoci indizi fondamentali sulla distribuzione della materia che la compone.
REDAZIONE FISICA POP
