天文学家开始描绘银河系难以捉摸的磁场，这一结构对星系的稳定和演化至关重要。利用新的射电观测，研究人员生成了一个全面的数据集，并发现了磁场组织方式中意想不到的特征。来源：图库
人们长久以来一直在观测夜空，但银河系的一些最重要特征无法用普通光看到。乔安妮布朗博士（PhD）正在努力绘制其中一种隐藏成分的图谱：星系的磁场，这是一个庞大的结构，能够影响气体的运动方式、恒星形成的位置以及宇宙粒子的传播路径。
如果没有磁场，星系会因为引力而自行坍缩，卡尔加里大学物理与天文学系教授布朗说。
我们需要了解银河系的磁场现在是什么样子，这样才能创建准确的模型来预测它将如何演化。
1月，布朗和她的同事在《天体物理学杂志》和《天体物理学杂志增刊系列》上发表了两篇论文，报告了他们的研究成果。除了科学结论之外，该团队还发布了一套完整的数据集，供广泛使用，为全球研究人员提供了一个研究银河系磁化环境和验证有关磁场发展理论的新参考点。
射电天空的新视角
为了构建该数据集，研究团队借助了射电观测，这种观测能够探测到可见光难以轻易揭示的星系区域。
他们使用了位于加拿大不列颠哥伦比亚省的Dominion射电天体物理天文台（加拿大国家研究委员会的一处设施）的一台新型望远镜，在多个射电频率上扫描北部天空，这种方法有助于分离和解开沿同一视线方向的重叠信号。
银河系示意图，显示来自人马臂的反向磁场。来源：乔安妮布朗博士，或范埃克等人研究中的图11。
广泛的覆盖范围真的能让你了解磁场结构的细节，两项研究中第一项研究的主要作者、博士安娜奥尔道格（AnnaOrdog）说。
该调查为全球磁离子介质调查（GMIMS）生成了大量经过精心校准的测量数据。GMIMS是一项旨在利用无线电数据绘制银河系磁场图的项目。
观测聚焦于法拉第旋转——这是一种无线电波方向的标志性扭曲，当无线电波穿过被磁场贯穿的电离气体时会发生这种现象。追踪这种扭曲在天空各处和不同频率下的变化，是追踪太阳系周围原本不可见的磁结构的有效方法。
你可以把它想象成折射现象。水杯里的吸管看起来是弯曲的，这是因为光与物质相互作用的方式，与布朗合作的博士生、第二项研究的主要作者丽贝卡布斯说，法拉第旋转是一个类似的概念，但它是太空中的电子和磁场与无线电波相互作用的结果。
从左至右依次为研究人员丽贝卡布斯、安娜奥尔道格和亚历克斯希尔，他们站在用于收集研究数据的望远镜旁。图片来源：加拿大国家研究委员会
人马臂中的一个对角线之谜
布斯在第二项研究中关注了银河系的一个独特特征——人马臂，它具有反向的磁场。
如果你能从上方俯瞰银河系，整体磁场是顺时针方向的，布朗说。但在人马臂中，磁场是逆时针方向的。我们之前不明白这种转变是如何发生的。直到有一天，安娜带来了一些数据，我当时惊呼：‘我的天，这个反转是斜向的’
布斯利用该数据集对奥尔道格的发现进行了跟进研究。
我的研究成果提出了一种新的磁场反转三维模型。从地球的角度来看，这就如同我们在数据中观测到的对角线。布斯解释道。
参考文献：
丽贝卡A布斯、安娜奥尔道格、乔安妮布朗、T.L.兰德克、亚历克斯S希尔、詹妮弗L韦斯特、雷敏杰、S.E.克拉克、安德里亚布拉科、约翰M迪基和埃托雷卡雷蒂所著的《局部大尺度星际磁场反转的三维模型》，发表于《天体物理学杂志》。 DOI10.384715384357ae28d1
《GMIMSDRAGONS：覆盖350–1030MHz的北天法拉第深度巡天》，作者：安娜奥尔多格、丽贝卡A布斯、TL兰德克、埃托雷卡雷蒂、亚历克斯S希尔、乔安妮C布朗、阿尔乔姆达维多夫、莱昂纳多穆蒂尼奥卡法雷洛、卢卡B加勒尔、约纳斯弗拉加雷、詹妮弗L韦斯特、AG威利斯、梅尔努什塔哈尼、GJ霍维、达斯汀拉戈伊、斯蒂芬哈里森、迈克尔A史密斯、查尔巴尔德、罗布H梅西、DA德尔里佐、伯努瓦罗贝尔、蒂莫西罗比肖、约翰M迪基、乔治摩根、伊恩R肯尼迪、玛丽克哈弗科恩、安德里亚布拉科、约翰康韦，2024年10月12日，《天体物理学杂志增刊系列》。DOI：10.384715384365ae2471
资助来源：加拿大国家研究委员会、美国国家科学基金会、加拿大自然科学与工程研究理事会、邓拉普天体物理学研究所
BY: University of Calgary
FY: AI
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