我们的银河系形成于130多亿年前,那时,某朵在宇宙中飘荡的尘埃云在自身引力的作用下向内坍缩,随之产生的热量和压力将其缓慢地转变为繁多的恒星和行星……整个过程大致如此。关于银河系起源的细节我们仍不甚明了,对这一古老过程的研究也举步维艰。不过,一幅银河系中心及其磁场的新图像为科学家提供了全新的视角,让他们得以细致地探究促使银河系诞生的力量。
来自世界各地的研究人员花费四年时间,收集并整合了天文望远镜的数据,这些数据呈现了距地球500光年外的星际尘埃如何与银河系磁场相互作用。该项目的首席研究员、美国维拉诺瓦大学的物理学家戴维·T.楚斯(David T. Chuss)表示,这是我们人类首次以如此高的分辨率绘制的银河系磁场地图。
楚斯及其团队使用索菲亚平流层红外天文台(Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy,简称SOFIA)研究星际尘埃,这是美国航空航天局(NASA)的机载望远镜,由一架民航飞机改装而来,其飞行高度约为13.7千米。磁场会导致尘埃发射的红外光偏向特定的方向,赋予光波一种被称作偏振的特性,因此测量这种偏振便可以揭示尘埃附近的磁场。
美国维拉诺瓦大学的物理学家迪伦·帕雷(Dylan Paré)和同事将天文望远镜数据转换为便于肉眼观察的格式,另外,当时还是本科生的凯特琳·卡尔波维奇(Kaitlyn Karpovich)利用其他望远镜观测到的关于尘埃温度和分布的数据为这幅图片制作了彩色背景。图中不同的颜色代表不同的粒子温度:蓝色和紫色分别代表冷尘埃和暖尘埃,黄色则代表热气体。细小的灰色漩涡线代表磁场。
楚斯表示,“至今我仍震惊于图中磁场的复杂性。尽管我经常盯着这幅图看,但仍会不时发现新东西。”美国加州理工学院的天文学家罗伯塔·帕拉迪尼(Roberta Paladini)则认为,深入研究银河系中的尘埃能够揭示引力和磁场之间复杂的相互作用,从而帮助科学家查明尘埃云何时,以及为何会坍缩为恒星。她表示,“当引力和磁力达到平衡时,尘埃云不会坍缩;但在某一个时刻,引力总会超过磁力(并导致坍缩)。
研究磁场能帮我们了解尘埃云坍缩以及恒星形成的历史。”