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English Summary
The Double Helix Nebula: a magnetic torsional wave propagating out of the Galactic centre Mark Morris1, Kien Uchida2, and Tuan Do3 1Department of Physics and Astronomy, University of California, Los Angeles, CA 90095-1547, USA 2Center for Radiophysics and Space Research, Cornell University, Space Sciences Building, Ithaca, NY 14853-6801 Radioastronomical studies have indicated that the magnetic field in the central few hundred parsecs of our Milky Way Galaxy has a dipolar geometry and a strength substantially larger than elsewhere in the Galaxy, with estimates ranging up to a milligauss1-6. A strong, large-scale magnetic field can affect the Galactic orbits of molecular clouds by exerting a drag on them, it can inhibit star formation, and it can guide a wind of cosmic rays away from the central region, so a characterization of the magnetic field at the Galactic center is important for understanding much of the activity there. Here, Spitzer Space Telescope observations reveal an unprecedented infrared nebula having the morphology of an intertwined double helix. This feature is located about 100 pc from the Galaxy’s dynamical centre toward positive Galactic latitude, and its axis is oriented perpendicular to the Galactic plane. The observed segment is about 25 pc in length, containing about 1.25 full turns of each of the two continuous, helically wound strands. We interpret this feature as a torsional Alfvén wave propagating vertically away from the Galactic disk, driven by rotation of the magnetized circumnuclear gas disk. As such, it offers a new morphological probe of the Galactic center magnetic field. The direct connection between the circumnuclear disk and the double helix is ambiguous, but MSX images show possible channels that warrant further investigation.
Key Technical Terms
Below are key technical terms and their explanations to help understand the core concepts of this paper. You can explore related external resources via the links next to each term.
- Double Helix Nebula [Wikipedia (Ko)] [Wikipedia (En)] [나무위키] [Google Scholar] [Nature] [ScienceDirect] [PubMed]
Explanation: refers to an intertwined double helix nebula located about 100 pc from the Galaxy’s dynamical centre towards positive Galactic latitude and oriented perpendicular to the Galactic plane, which is far too large to be attributed to stellar activity. Rather, it likely results from a magnetohydrodynamic torsional Alfvén wave propagating more or less vertically out of the Galactic plane along magnetic field lines from the near vicinity of the Galactic center. - MSX images [Wikipedia (Ko)] [Wikipedia (En)] [나무위키] [Google Scholar] [Nature] [ScienceDirect] [PubMed]
Explanation: refers to satellite observations obtained using MSX (Multistreaming eXception) at wavelengths ranging from 8.3 to 21.3 micrometers, which provide a sampling of spectral energy distribution of mid-infrfrared emission. These observations reveal the elongated double helix nebula shown in Figure 1 and suggest an association between its sky location and orientation with the center of the Galaxy. MSX images show that the structure extends towards smaller Galactic latitude from the region observed with Spitzer, possibly part of a larger structure (see below). - Circular Disk [Wikipedia (Ko)] [Wikipedia (En)] [나무위키] [Google Scholar] [Nature] [ScienceDirect] [PubMed]
Explanation: refers to rotationally symmetric gas disks around stars or black holes, which are often found in galaxies and contribute to their magnetic fields. The CND is circumnuclear disk, suggesting that rotation about the Galactic center provides a natural explanation for this structure. At an assumed Galactic centre distance of 8 kiloparsecs, the wavelength of the individual strands of the double helix – about 7.5 arcminutes – corresponds to a length of 19 pc, and the maximum strand separation, i.e., the overall width of the structure, is ~3.5 pc. - Alfvén velocity [Wikipedia (Ko)] [Wikipedia (En)] [나무위키] [Google Scholar] [Nature] [ScienceDirect] [PubMed]
Explanation: refers to magnetic field strength in this region, with VA = 103 km/s estimated from the driving disk rotation speed. This value can be used to estimate the magnetic field strength, B = 0.1 mG if np = ~0.1 cm-3 density is assumed for hot gas medium evidenced by diffuse X-rays or VA2 = B2/(4πmpnp) where np = ~5 cm-3 local density and np = ~1 cm-3 are considered, respectively. - Magnetic Field Strength [Wikipedia (Ko)] [Wikipedia (En)] [나무위키] [Google Scholar] [Nature] [ScienceDirect] [PubMed]
Explanation: refers to magnetic field strength estimates ranging from 0.01 to 1 milligauss (mg). The estimates for B range up to a milligauss in this region, which is not known; if the medium through which the wave propagates has higher density np = ~5 cm-3 or VA2 = B2/(4πmpnp) where np = ~1 cm-3 are considered respectively. - MSX data [Wikipedia (Ko)] [Wikipedia (En)] [나무위키] [Google Scholar] [Nature] [ScienceDirect] [PubMed]
Explanation: refers to satellite observations obtained using MSX (Multistreaming eXception) at wavelengths ranging from 8.3 to 21.3 micrometers, which provide a sampling of spectral energy distribution of mid-infrfrared emission. These observations reveal the elongated double helix nebula shown in Figure 1 and suggest an association between its sky location and orientation with the center of the Galaxy. MSX images show that channels extend towards smaller Galactic latitude from the region observed with Spitzer, possibly part of a larger structure (see below).
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The Double Helix Nebula: a magnetic torsional wave propagating out of the Galactic centre Mark Morris1, Keven Uchida2, and Tuan Do1 1Department of Physics and Astronomy, University of California, Los Angeles, Los Angeles, CA 90095-1547, USA 2Center for Radiophysics and Space Research, Cornell University, Space Sciences Building, Ithaca, NY 14853-6801 Radioastronomical studies have indicated that the magnetic field in the central few hundred parsecs of our Milky Way Galaxy has a dipolar geometry and a strength substantially larger than elsewhere in the Galaxy, with estimates ranging up to a milligauss1-6. A strong, large-scale magnetic field can affect the Galactic orbits of molecular clouds by exerting a drag on them, it can inhibit star formation, and it can guide a wind of cosmic rays away from the central region, so a characterization of the magnetic field at the Galactic center is important for understanding much of the activity there. Here, we report Spitzer Space Telescope observations of an unprecedented infrared nebula having the morphology of an intertwined double helix. This feature is located about 100 pc from the Galaxy’s dynamical centre toward positive Galactic latitude, and its axis is oriented perpendicular to the Galactic plane. The observed segment is about 25 pc in length, and contains about 1.25 full turns of each of the two continuous, helically wound strands. We interpret this feature as a torsional Alfvén wave propagating vertically away from the Galactic disk, driven by rotation of the magnetized circumnuclear gas disk. As such, it offers a new morphological probe of the Galactic center magnetic field. The direct connection between the circumnuclear disk and the double helix is 2 ambiguous, but the MSX images show a possible meandering channel that warrants further investigation. The new image was obtained using the MIPS camera7 on the Spitzer Space Telescope at a…
🇰🇷 한국어 보기 (View in Korean)
한글 요약 (Korean Summary)
Double Helix Nebula : Galactic Center Mark Morris1, Kien Uchida2 및 Tuan Do3에서 전파되는 자기 비틀림 파도, 캘리포니아 대학교, 로스 앤젤레스 대학교, 캘리포니아 주 90095-1547, 방사선 물리학 및 우주 연구를위한 미국 2 센터, Cornell University, iThaca, ny 1453-6- 방사성 연구에 따르면 우리 은하의 중앙 수백 파르세스의 자기장은 갤럭시의 다른 곳보다 쌍극자 기하학과 강도가 있으며, 추정치는 Milligauss1-6까지입니다. 강력하고 대규모 자기장은 분자 구름의 은하 궤도에 영향을 줄 수 있으며, 별 형성을 억제 할 수 있으며 중앙 영역에서 우주 광선의 바람을 안내 할 수 있으므로 은하 중심에서의 자기장의 특성화는 활성을 이해하는 데 중요합니다. 여기서 Spitzer Space 망원경 관찰은 서로 얽힌 이중 나선의 형태를 갖는 전례없는 적외선 성운을 보여줍니다. 이 기능은 Galaxy의 다이나믹 중심에서 양성 은하 위도에 이르기까지 약 100 PC에 위치하고 있으며, 축은 은하 평면에 수직으로 향합니다. 관찰 된 세그먼트의 길이는 길이가 약 25 pc이며, 두 개의 연속적인 상처 가닥 각각 중 약 1.25 개의 전체 회전을 포함합니다. 우리는이 기능을 자화 된 원주 핵 가스 디스크의 회전에 의해 구동되는 은하 디스크로부터 수직으로 전파되는 비틀림 알프 베른파로 해석한다. 따라서, 그것은 은하 중심 자기장의 새로운 형태 학적 프로브를 제공한다. 원주 디스크와 이중 나선 사이의 직접적인 연결은 모호하지만 MSX 이미지는 추가 조사를 보장하는 가능한 채널을 보여줍니다.
주요 기술 용어 (한글 설명)
- Double Helix Nebula
설명 (Korean): 갤럭시의 다이나믹 센터에서 양성 은하 위도를 향한 약 100 pc에 위치한 얽힌 이중 나선 성운을 말하며, 은하 평면에 수직 인 은하계에 수직으로 지향적입니다. 오히려, 그것은 은하 중심 근처에서 자기장 라인을 따라 은하 평면에서 다소 수직으로 전파되는 자기 유체 역학적 비틀림 알프 웨이브에서 발생할 수있다.
(Original English: refers to an intertwined double helix nebula located about 100 pc from the Galaxy’s dynamical centre towards positive Galactic latitude and oriented perpendicular to the Galactic plane, which is far too large to be attributed to stellar activity. Rather, it likely results from a magnetohydrodynamic torsional Alfvén wave propagating more or less vertically out of the Galactic plane along magnetic field lines from the near vicinity of the Galactic center.) - MSX images
설명 (Korean): 8.3 내지 21.3 마이크로 미터 범위의 파장에서 MSX (멀티 스트리밍 예외)를 사용하여 얻은 위성 관측치를 말하며, 이는 중간 충돌 방출의 스펙트럼 에너지 분포의 샘플링을 제공한다. 이러한 관찰은도 1에 도시 된 길쭉한 이중 나선 성운을 나타내며 하늘 위치와 은하의 중심과의 방향 사이의 연관성을 시사한다. MSX 이미지는 구조가 Spitzer로 관찰 된 영역의 작은 은하 위도, 아마도 더 큰 구조의 일부로 확장된다는 것을 보여줍니다 (아래 참조).
(Original English: refers to satellite observations obtained using MSX (Multistreaming eXception) at wavelengths ranging from 8.3 to 21.3 micrometers, which provide a sampling of spectral energy distribution of mid-infrfrared emission. These observations reveal the elongated double helix nebula shown in Figure 1 and suggest an association between its sky location and orientation with the center of the Galaxy. MSX images show that the structure extends towards smaller Galactic latitude from the region observed with Spitzer, possibly part of a larger structure (see below).) - Circular Disk
설명 (Korean): 별이나 블랙홀 주위의 회전식 대칭 가스 디스크를 말하며, 이는 종종 은하에서 발견되며 자기장에 기여합니다. CND는 원주 핵 디스크이며, 은하 센터에 대한 회전 이이 구조에 대한 자연스러운 설명을 제공 함을 시사합니다. 8 킬로 파세스의 추정 된 은하 중심 거리에서, 이중 나선의 개별 가닥의 파장 (약 7.5 아크 미네 컷)은 19 개의 PC의 길이와 최대 가닥 분리, 즉 구조의 전체 너비는 ~ 3.5 pc입니다.
(Original English: refers to rotationally symmetric gas disks around stars or black holes, which are often found in galaxies and contribute to their magnetic fields. The CND is circumnuclear disk, suggesting that rotation about the Galactic center provides a natural explanation for this structure. At an assumed Galactic centre distance of 8 kiloparsecs, the wavelength of the individual strands of the double helix – about 7.5 arcminutes – corresponds to a length of 19 pc, and the maximum strand separation, i.e., the overall width of the structure, is ~3.5 pc.) - Alfvén velocity
설명 (Korean): 이 영역의 자기장 강도를 말하며, 구동 디스크 회전 속도로부터 VA = 103 km/s가 추정됩니다. 이 값은 NP = ~ 0.1 cm-3 밀도가 확산 X- 선 또는 va2 = b2/(4πmpnp)에 의해 입증 된 뜨거운 가스 배지에 대해 NP = ~ 5 cm-3 국소 밀도 및 NP = ~ 1 cm-3에 의해 입증 된 뜨거운 가스 배지에 대해 자기장 강도, B = 0.1 mg을 추정하는 데 사용될 수 있습니다.
(Original English: refers to magnetic field strength in this region, with VA = 103 km/s estimated from the driving disk rotation speed. This value can be used to estimate the magnetic field strength, B = 0.1 mG if np = ~0.1 cm-3 density is assumed for hot gas medium evidenced by diffuse X-rays or VA2 = B2/(4πmpnp) where np = ~5 cm-3 local density and np = ~1 cm-3 are considered, respectively.) - Magnetic Field Strength
설명 (Korean): 0.01 내지 1 milligauss (mg) 범위의 자기장 강도 추정치를 나타냅니다. B에 대한 추정치는이 지역의 Milligauss까지까지 다양하며, 이는 알려지지 않았다. 파동 전파가 더 높은 밀도 NP = ~ 5 cm-3 또는 va2 = b2/(4πmpnp)를 갖는 경우, 여기서 np = ~ 1 cm-3이 각각 고려되는 경우.
(Original English: refers to magnetic field strength estimates ranging from 0.01 to 1 milligauss (mg). The estimates for B range up to a milligauss in this region, which is not known; if the medium through which the wave propagates has higher density np = ~5 cm-3 or VA2 = B2/(4πmpnp) where np = ~1 cm-3 are considered respectively.) - MSX data
설명 (Korean): 8.3 내지 21.3 마이크로 미터 범위의 파장에서 MSX (멀티 스트리밍 예외)를 사용하여 얻은 위성 관측치를 말하며, 이는 중간 충돌 방출의 스펙트럼 에너지 분포의 샘플링을 제공한다. 이러한 관찰은도 1에 도시 된 길쭉한 이중 나선 성운을 나타내며 하늘 위치와 은하의 중심과의 방향 사이의 연관성을 시사한다. MSX 이미지는 채널이 Spitzer로 관찰 된 영역에서 더 작은 은하 위도를 향해 확장되며, 아마도 더 큰 구조의 일부일 수 있음을 보여줍니다 (아래 참조).
(Original English: refers to satellite observations obtained using MSX (Multistreaming eXception) at wavelengths ranging from 8.3 to 21.3 micrometers, which provide a sampling of spectral energy distribution of mid-infrfrared emission. These observations reveal the elongated double helix nebula shown in Figure 1 and suggest an association between its sky location and orientation with the center of the Galaxy. MSX images show that channels extend towards smaller Galactic latitude from the region observed with Spitzer, possibly part of a larger structure (see below).)
발췌문 한글 번역 (Korean Translation of Excerpt)
Double Helix Nebula : Galactic Center Mark Morris1, Keven Uchida2 및 Tuan Do1에서 전파되는 자기 비틀림 파도, 물리 및 천문학, 캘리포니아 대학교, 로스 앤젤레스, 로스 앤젤레스, 로스 앤젤레스, 캘리포니아 주 2 센터, 우주 대학, Cornell Sciences, Ithaca, Ny Yy. 14853-6801 우리 은하의 중앙 수백 파르세스의 자기장은 갤럭시의 다른 곳보다 쌍극된 기하학과 강도가 크며, 추정치는 milligauss1-6에 이르렀다는 것을 나타냅니다. 강력하고 대규모 자기장은 분자 구름의 은하 궤도에 영향을 줄 수 있으며, 별 형성을 억제 할 수 있으며 중앙 영역에서 우주 광선의 바람을 안내 할 수 있으므로 은하 중심에서의 자기장의 특성화는 활성을 이해하는 데 중요합니다. 여기, 우리는 얽힌 이중 나선의 형태를 갖는 전례없는 적외선 성운의 Spitzer 우주 망원경 관찰을보고합니다. 이 기능은 Galaxy의 다이나믹 중심에서 양성 은하 위도에 이르기까지 약 100 PC에 위치하고 있으며, 축은 은하 평면에 수직으로 향합니다. 관찰 된 세그먼트의 길이는 길이가 약 25 pc이며, 두 개의 연속적인 상처 가닥 각각 중 약 1.25 개의 전체 회전이 포함되어 있습니다. 우리는이 기능을 자화 된 원주 핵 가스 디스크의 회전에 의해 구동되는 은하 디스크로부터 수직으로 전파되는 비틀림 알프 베른파로 해석한다. 따라서, 그것은 은하 중심 자기장의 새로운 형태 학적 프로브를 제공한다. 둘레 핵 디스크와 이중 나선 사이의 직접적인 연결은 2가 모호하지만 MSX 이미지는 추가 조사를 보증하는 가능한 구불 구불 한 채널을 보여줍니다. 새로운 이미지는 Spitzer Space 망원경의 MIPS Camera7을 사용하여 얻었습니다.
Source: arXiv.org (or the original source of the paper)
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