
1月6日凌晨,《自然》雜志以封面文章形式發表了“中國天眼”(FAST)的最新成果。在該成果中,中國科學院國家天文臺研究員李菂等領導的國際合作團隊,通過FAST平臺,采用原創的中性氫窄線自吸收方法,首次獲得原恒星核包層中的高置信度的塞曼效應測量結果。研究發現,星際介質具有連貫性的磁場結構,異于標準模型預測,為解決恒星形成三大經典問題之一的“磁通量問題”提供了重要的觀測證據,這是FAST產出的系列重大成果之一。
恒星誕生于分子云中,分子云中的致密區域發生塌縮,最終形成恒星。恒星磁場的標準模型認為,在恒星形成的過程中,磁場和重力是相互抗衡的力量,在分子云密度高的地方,重力越大,磁場也越強。按照這一模型,一顆恒星的形成過程中,重力和磁場不斷拉扯,以至于恒星的形成需要上千萬年。
但是,要測量分子云的星際磁場強度并不是件容易的事。“分子和磁場的作用普遍非常弱,塞曼效應也非常弱。”李菂說。
為了更好地測量出星際磁場,李菂團隊另辟蹊徑,原創出一種通過測量氫原子的譜線來測量星際磁場的方法——“中性氫窄線自吸收方法”。“原子對磁場的響應會比分子強,氫原子是宇宙中豐度最高的元素,廣泛存在于宇宙的不同時期,也是不同尺度物質分布的最佳示蹤物之一。”李菂說。
FAST為李菂等人提出的新方法創造了應用的機會。“FAST望遠鏡是探測暗弱中性氫源的利器。”李菂說。
通過FAST望遠鏡,他們測量了L1544 分子云包層的磁場強度,首次實現了原創的中性氫窄線自吸收方法塞曼效應的探測,也實現了利用原子輻射手段來探測分子云磁場的從0到1的突破。研究人員發現,與標準模型的預測結果不同,星際介質從恒星外圍的冷中性氣體,到原恒星核,具有基本一致的、連貫性的磁場結構。“由此,我們將恒星形成的時間從上千萬年減少到百萬年。”