我们银河系磁场的3D第一瞥

哈耶萨鲁亚源

天空中的测量区域。左图：欧空局的普朗克卫星以低分辨率拍摄的尘埃发射的偏振辉光的全景图。这种发射是遮蔽我们对早期宇宙的看法的尘埃面纱。中间：向调查区域放大地图。右图：调查区域的特写。每一个黑色片段对应于单个恒星的测量偏振。分段的方向映射该区域中磁场的相应方向。来源：天文学与天体物理学（2024）。DOI:10.1051/004-6361/202349015

据天体物理研究所：由于新的尖端技术和最先进的设施，天文学已经进入了一个新时代，在这个时代，人们终于可以了解天空的深度。我们的宇宙家园银河系的成分——恒星、气体、磁场——终于可以用3D绘制出来了。

恒星之间的空间是肮脏的。里面充满了细小的灰尘颗粒，其中大部分的大小与香烟的烟雾相似。这些粒子不是球形的，因此它们的长轴倾向于与任何局部星系磁场对齐。这些尘埃颗粒还发出与宇宙微波背景（大爆炸的“灰烬”）频率相同的偏振光，从而污染了我们对宇宙生命中最早时刻的看法。

它们也会吸收一些穿过它们的星光，就像宝丽来滤光器一样，在出射光的偏振上留下关于它们所处磁场的信息。偏振是光线的一种特性，它指示光线的特征方向，始终垂直于光在空间中传播的方向。

磁场对我们星系的进化、调节新恒星的形成、塑造星系结构以及将气流转化为比欧洲核子研究中心更强大的宇宙加速器都非常重要。

星光的偏振是关键：它掌握着银河系至关重要的磁场信息，是帮助我们清理早期宇宙视野的“尘埃布”——只要我们能观察到足够多的星光，并对其进行深入研究，以提取其携带的所有信息就好了。

这正是PASIPHAE调查的范围，这是FORTH天体物理研究所（IA-FORTH）与希腊克里特大学、印度IUCAA、南非天文台、美国加州理工学院和挪威奥斯陆大学之间的国际合作。PASIPHAE的目标是测量天空大部分地区数百万颗恒星的偏振。现在，我们可以第一眼看到这一雄心勃勃的努力的能力。

由Vincent Pelgrims博士（曾任IA-FORTH的PASIPHAE博士后学者，现为比利时ULB大学间高能研究所的Marie Curie研究员）领导的一个研究小组利用其前身仪器RoboPol偏振仪在过去10年中在希腊Skinakas天文台运行的观测结果，证明了PASIPHAE数据和重建技术的威力。

科学家们测量了天空中近15倍于满月面积的1500多颗恒星的偏振，并将其与欧空局的盖亚卫星为每颗恒星测量的距离以及他们开发的复杂算法相结合，以前所未有的分辨率绘制了天空中该方向的磁场图。

Pelgrims博士说：“这是第一次以如此精细的分辨率在三维重建如此大体积的星系磁场。”。“我们在银河系的这个区域发现了几团尘埃云，我们首次能够确定它们的距离——长达数千光年——以及它们的偏振特性，揭示了渗透到这些云中的磁场。”

该团队今天（4月23日）在《天文学与天体物理学》杂志上发布了第一张高分辨率的银河系磁场断层图。



浮雕图案显示了磁场的结构，颜色显示了在三维绘制的星系星际云中的尘埃数量。白色的部分描绘了为实现这一映射而观测到的恒星。来源：天文学与天体物理学（2024）。DOI:10.1051/004-6361/202349015

克里特大学的Vasiliki Pavlidou教授和IA-FORTH附属学院以及该出版物的合著者表示：“这代表着银河系及其磁场三维测绘的伟大成就。”。“银河系磁场的结构目前还没有得到很好的约束。

“这阻碍了几个研究领域的进展，如超高能宇宙线的研究。这种3D测绘在与银河磁场相关的所有领域都有巨大的突破潜力。”

“在我们的论文中，我们只触及了未来可能性的表面，”同样来自克里特大学和IA-FORTH附属学院的Konstantinos Tassis教授说，他是该出版物的合著者和PASIPHAE项目的首席研究员。

“想象一下这样一张地图——但适用于大部分天空。在WALOPs专用仪器的帮助下，这张星系磁场的3D图谱将在未来几年成为现实，WALOPs将于今年开始绘制天空中恒星的偏振图。”