我國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)銀河系暈里的巨大磁環(huán)

記者從中國科學(xué)院國家天文臺獲悉，近日，國家天文臺徐鈞博士和韓金林研究員通過分析研究，揭示了銀河系的暈中有一個巨大的磁環(huán)結(jié)構(gòu)。這對宇宙線粒子的傳播、星系氣體的動力學(xué)和宇宙磁場演化等研究提供了至關(guān)重要的觀測結(jié)果。該成果近日在國際學(xué)術(shù)期刊《天體物理學(xué)報(bào)》發(fā)表。

△銀河系的暈中巨大的磁環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖  

宇宙磁場的起源和演化是天體物理學(xué)中一個長期懸而未決的重大難題，是很多大型射電望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目包括未來平方公里陣列射電望遠(yuǎn)鏡（SKA）在內(nèi)的立項(xiàng)優(yōu)先課題。世界各大射電望遠(yuǎn)鏡都在發(fā)展和提升偏振測量能力，希望在這個方向上發(fā)力。其中，測量銀河系的大尺度磁場結(jié)構(gòu)是一個相當(dāng)具有挑戰(zhàn)性的工作。

韓金林研究員通過觀測大批量脈沖星和銀河系外射電源的法拉第旋轉(zhuǎn)效應(yīng)，測量出銀河系盤區(qū)的大尺度磁場結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)銀盤中的大尺度磁場的方向是沿著旋臂，并在旋臂之間翻轉(zhuǎn)。在銀暈區(qū)域，韓金林等研究人員在1997年就率先認(rèn)證出法拉第旋轉(zhuǎn)效應(yīng)在內(nèi)銀河天空具有反對稱的符號分布，說明了銀盤上下的銀暈里具有方向相反的環(huán)向磁場結(jié)構(gòu)。國際同行專家綜述評價(jià)該結(jié)果非常震撼，后續(xù)被更多數(shù)據(jù)證實(shí)，為國際天文界廣泛采納，成為銀河系磁場結(jié)構(gòu)模型的基本內(nèi)容，也被寫入多本國際經(jīng)典教科書。

關(guān)于銀暈磁環(huán)結(jié)構(gòu)的大小和強(qiáng)度二十多年來一直難以測量。因?yàn)榭拷柕你y暈區(qū)域的脈沖星和其他天體也表現(xiàn)出法拉第效應(yīng)的反對稱分布，國際上一些學(xué)者揣測法拉第反對稱天空是否由太陽附近銀河系局部區(qū)域的星際介質(zhì)主導(dǎo)產(chǎn)生的。

那么，這個磁環(huán)究竟是在整個銀暈中存在，還是僅僅在局部區(qū)域產(chǎn)生？銀暈磁環(huán)的強(qiáng)度和大小究竟如何？

韓金林研究員提出將太陽附近的脈沖星法拉第旋率測量值作為本地星際介質(zhì)的貢獻(xiàn)從河外射電源法拉第效應(yīng)天空分布的數(shù)值中扣除，這樣就可以得到巨大銀暈的法拉第旋轉(zhuǎn)效應(yīng)分布。徐鈞博士收集了所有相關(guān)的數(shù)據(jù)，同時(shí)也憑借中國天眼FAST測量了很多暗弱脈沖星。

他們按照這個想法處理完數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)，全部天空的平均法拉第效應(yīng)呈現(xiàn)出對銀道坐標(biāo)的反對稱分布，并且反對稱分布不再局限于內(nèi)銀河區(qū)域，而是充滿全部天空，從銀河系中心區(qū)域一直延伸到其相反的方向。這個更加震撼的結(jié)果說明銀暈中的磁環(huán)從離銀河系中心6000光年一直延伸到5萬光年（太陽大約在3萬光年）。太陽附近的局部區(qū)域的星際介質(zhì)顯然是巨大的磁環(huán)的一部分，其基本性質(zhì)和表征與大磁環(huán)基本一致，但因?yàn)樯钊脬y盤而使其效應(yīng)表現(xiàn)得更強(qiáng)。該研究結(jié)果對銀河系整體磁場研究具有重要意義。（總臺央視記者 帥俊全 褚爾嘉）