重磅成果“一箩筐”！“中国天眼”挑战星际磁场标准模型

位于贵州的那口“大锅”最近又炖出了不少“好菜”。

1月6日，《自然》杂志以封面文章形式发表了被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜（FAST）的最新成果。

在该成果中，中国科学院国家天文台研究员李菂等领导的国际合作团队，通过FAST平台，采用原创的中性氢窄线自吸收方法，首次获得原恒星核包层中的高置信度的塞曼效应测量结果。

研究发现，星际介质具有连贯性的磁场结构，异于标准模型预测，为解决恒星形成三大经典问题之一的“磁通量问题”提供了重要的观测证据。

《自然》杂志封面设计稿，呈现金牛座分子云天区的星际介质和磁场。曲线为普朗克卫星测量的磁场方向图，本底星云来自赫歇尔空间望远镜拍摄的尘埃图像。

【重磅成果，挑战星际磁场标准模型】

磁场在恒星、行星和生命的产生中发挥着重要作用，过程复杂。

“磁通量问题”是恒星形成经典三大问题之一，分子云的星际磁场强度测量是全球天文界的共同挑战。

恒星诞生于分子云中，分子云中的致密区域发生塌缩，最终形成恒星。

恒星磁场的标准模型认为，在恒星形成过程中，磁场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，磁场也越强。

按照这一模型，重力和磁场不断拉扯，以至于恒星形成需要上千万年。

测量分子云的星际磁场强度并不是件容易的事。目前，可用于测量磁场强度的唯一手段就是“塞曼效应”。

为更好地测量出星际磁场，李菂团队另辟蹊径，原创出一种通过测量氢原子的谱线来测量星际磁场的方法——中性氢窄线自吸收方法。

通过FAST，研究人员测量了L1544分子云包层的磁场强度，首次实现了原创的中性氢窄线自吸收方法塞曼效应的探测，也实现了利用原子辐射手段来探测分子云磁场的“从0到1”的突破。

研究人员发现，与标准模型的预测结果不同，星际介质从恒星外围的冷中性气体到原恒星核，具有基本一致、连贯性的磁场结构。

“由此，我们将恒星形成的时间从上千万年减少到百万年。”李菂说。

图片丨图虫创意

【2021年，科学成果“一箩筐”】

持续发现毫秒脉冲星；

FAST中性氢谱线测量星际磁场取得重大进展；

获得迄今最大快速射电暴爆发事件样本；

首次揭示快速射电暴爆发率的完整能谱及其双峰结构

……

2021年，科学家依托“中国天眼”FAST，取得一批重要科研成果。

左图：快速射电暴FRB 121102平均每小时爆发率的能量分布。在低能端90%探测完备性下测量到低于特征能量E0=4.8x1037erg开始出现爆发率下降，展现了复杂能量分布。

右图：FAST观测快速射电暴艺术想象图，图中脉冲来自FAST观测FRB121102真实数据。

图片版权：国家天文台

左图：PSR J0318+0253位置和积分脉冲轮廓。a）FAST一小时跟踪观测的射电波段积分轮廓；b）折叠Fermi-LAT累积9年数据所获得的伽马光子积分脉冲轮廓。

右图：FAST-FermiLAT合作开展脉冲星观测艺术想象图，《中国科学》2021年第12期封面。

截至目前，FAST共发现约500颗脉冲星，成为自其运行以来世界上发现脉冲星效率最高的设备。

国家天文台副研究员王培介绍，FAST多科学目标巡天已经发现至少6例新快速射电暴，正在为揭示这一宇宙中神秘现象的机制、推进这一天文学全新的领域作出独特的贡献。

2021年12月19日拍摄的“中国天眼”全景（维护保养期间摄，无人机照片）。新华社记者 欧东衢 摄

【延伸阅读】

被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜（FAST），是观天巨目、国之重器。中国天眼于2016年9月25日落成启用，2020年1月11日通过国家验收正式开放运行，是目前全球最大且最灵敏的射电望远镜。

2021年12月19日拍摄的“中国天眼”全景（维护保养期间摄，无人机照片）。新华社记者 欧东衢 摄

FAST自2020年1月通过国家验收以来，运行效率和质量不断提高，年观测时长超过5300小时。2021年3月，FAST正式向全球开放共享，已有14个国家（不含中国）的27份国际项目获得批准并启动科学观测。

基于超高灵敏度的明显优势，FAST已成为中低频射电天文领域的观天利器，未来将产出更多深化人类对宇宙认知的科学成果。

让我们一同期待！

综合来源：新华社、中国科学院国家天文台、科技日报、中国科学报等

图片版权来自新华社、国家天文台等，如有侵权请联系。