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「中国天眼FAST」重****现登Nature封面,恒星形成速度可能是以前预料的十倍!

发布人:大数据文摘时间:2022-01-13来源:工程师

1月6日,「中国天眼FAST」在中性氢谱线测量星际磁场取得了重大突破,登上《Nature》封面。

这一研究是由国家天文台庆道冲、李菂领导的国际合作团队完成的,他们利用FAST测量了450光年外星云内部的磁场,探寻了恒星在形成过程中的经典问题——磁通量问题,这是恒星形成中经典三大难题之一。

恒星在形成之前,可以被看做一团分子云,这团分子云在坍缩的时候,会受到磁场的阻碍,并且坍缩的程度越大,磁通量就越大,磁场的阻碍就越大。

之前学界普遍认为这种磁通量的消失发生在在分子云变得致密之后,逆势增加的磁通量因为双极耗散而消散,但是李菂团队的研究发现并不是这样,通过利用FAST对一个分子云的观测,磁通量在分子云在坍缩到致密状态之前,就已经被抵消掉了。

马克斯·普朗克天体物理研究所的Paola Caselli教授说:“如果其他气体云中的情况也证明如此,那么对恒星形成研究领域来说,(这一发现)将是革命性的。”

突破性研究!恒星形成速度可能是以前预料的十倍

恒星的形成,就像引力和磁力之间的拔河。

在对一个距离地球仅450光年的Lynds 1544的星云的持续研究中,研究人员认为,在恒星形成之前,越靠近星云内部,密度越大,粒子之间的距离就越小,引力也就越大。

标准理论认为,密度增加导致引力越大,拔河的另一方磁力也就越大。这一点在此前的观测中是成立的。

伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的射电天文学家Richard Crutcher分析了Lynds 1544星云核心的磁场,在那里核心的密度是外层的10000倍。另外,研究人员也已经利用波多黎各的阿雷西沃射电望远镜(该望远镜于2020年倒塌)测量了Lynds 1544的外围磁场。

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这两个研究发现,确实内核的磁场要比外围的磁场强度要大。

现在缺的就是中间层的磁场大小,这个测量任务就落到了FAST身上,如果标准理论成立,那么中间的磁场肯定比外围更大,

测量结果发现,中间层的磁场强度为4微高斯,只有地球磁场的600万分之一,并不比Lynds 1544星云外层强。

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李菂说,“如果标准理论成立,磁场需要更强大才能抵御星云密度增加100倍的影响,但这并没有发生。”

这意味着恒星开始形成的地方要比之前学界预期的要更靠近外层,Paola Caselli解释说,“这篇论文基本上认为引力在星云(形成)中胜出: 那才是恒星开始形成的地方,而不是在致密的星核中。”

“这项发现意味着气体云进化成恒星胚胎的速度比之前认为的要快10倍。”论文第一作者庆道冲表示。

从2003年到2021,一切发现都有意义

磁通量的测量在地球上很简单,法拉第一早就发现了切割磁感线可以产生电流,通过电流就可以测量磁场的大小,但是450光年外的磁场怎么测量呢?

这时候我们可以运用塞曼效应,这是一种间接测量方法,测量的其实是被磁场影响的光谱的频率,不过星云中的塞曼效应还是太弱了。

2003年,李菂和Paul Goldsmith提出了一种HI窄自吸收 (HINSA) 的测量技术,成功解决了这一问题,星云中间磁场的测量才得以实现。

这时候我们再回过头看看,从一个测量方法,到一个突破性的发现,这个连续的过程用了18年的时间。

但是因为离大众太远,很多人对这种研究总是存在疑问,了解恒星的形成有什么意义?值得坚持这么长时间去持续的做?

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这个问题很难去解释,因为大概在我们可以预见的未来,了解恒星的形成过程都不会对人类的现实问题有任何帮助。

但是知乎上有一个回答,或许可以帮大家理解这一点。

大家肯定都了解《资治通鉴》。《资治通鉴》的第一句是:“起著(chú)雍摄提格,尽玄黓(yì)困敦。”这句话就看懵了很多人,但这句话其实是说这一篇记载的时间区间。

著(chú)雍、摄提格、玄黓、困敦实际上是一种古年名纪年法,可以和我们熟悉的天干地支纪年相对应。

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所以开头这句“起著(chú)雍摄提格,尽玄黓(yì)困敦”,翻译过来就是“起于戊寅年,尽于壬子年”,即公元前403年至公元前368年,一共35年。

那这和天文有什么关系呢?

关系很大。这种纪年方式的基础是木星(岁星)以及对应的虚拟天体“太岁”(和木星运动反向),太岁环绕太阳一周是12年,12个太岁年名就是这么来的。

也就是说,早在两千年前,我们的祖先就已经用宇宙的视野来记录人类的历史,无论未来如何,宇宙中木星只有一个,只要观察木星的运动,就能在任何时候对这些晦涩的史书进行断代,哪怕做这件事的已经不是人类。

从人类抬头观测宇宙开始,人类的历史早就和宇宙绑定了。

所以再回到那个问题,了解恒星的形成有什么意义?不知道,因为我们不知道两千年后的人类会发展到什么地步,正如我们古代的天文学家看星星是为了算命和纪年,根本想不到两千年后人类已经想着殖民火星了,这么想的话,也许两千年后我们真的需要新(liu)的(lang)恒(di)星(qiu)呢?

技术的发展总是一步一步的,一切发现在未来都有它的意义。

当我们抬头的时候,我们的目标早已是星辰大海。

相关资料:

https://www.nature.com/articles/s41586-021-04159-x

https://www.science.org/content/article/stars-may-form-10-times-faster-thought

https://phys.org/news/2022-01-coherent-interstellar-magnetic-field.html

http://www.news.cn/politics/2022-01/06/c_1211519084.htm

http://www.news.cn/tech/2022-01/06/c_1128236091.htm

https://www.zhihu.com/question/22874251/answer/1670883814

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关键词: AI

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