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

記者從中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)獲悉，近日，國(guó)家天文臺(tái)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(gè)巨大的磁環(huán)結(jié)構(gòu)。這對(duì)宇宙線粒子的傳播、星系氣體的動(dòng)力學(xué)和宇宙磁場(chǎng)演化等研究提供了至關(guān)重要的觀測(cè)結(jié)果。該成果近日在國(guó)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(chǎng)的起源和演化是天體物理學(xué)中一個(gè)長(zhǎng)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(cè)量能力，希望在這個(gè)方向上發(fā)力。其中，測(cè)量銀河系的大尺度磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)是一個(gè)相當(dāng)具有挑戰(zhàn)性的工作。

韓金林研究員通過觀測(cè)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(cè)量出銀河系盤區(qū)的大尺度磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)銀盤中的大尺度磁場(chǎng)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(duì)稱的符號(hào)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(chǎng)結(jié)構(gòu)。國(guó)際同行專家綜述評(píng)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(guó)際天文界廣泛采納，成為銀河系磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)模型的基本內(nèi)容，也被寫入多本國(guó)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(cè)量。因?yàn)榭拷?yáng)的銀暈區(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(duì)稱分布，國(guó)際上一些學(xué)者揣測(cè)法拉第反對(duì)稱天空是否由太陽(yáng)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(gè)磁環(huán)究竟是在整個(gè)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(yáng)附近的脈沖星法拉第旋率測(cè)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(guó)天眼FAST測(cè)量了很多暗弱脈沖星。

他們按照這個(gè)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(duì)銀道坐標(biāo)的反對(duì)稱分布，并且反對(duì)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(gè)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(yáng)大約在3萬光年）。太陽(yáng)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(duì)銀河系整體磁場(chǎng)研究具有重要意義。（總臺(tái)央視記者 帥俊全 褚爾嘉）