揭开长期困扰科学家的银河之谜

时间：2022-03-25 15:25:05 来源：

NGC 1086或M77中的磁场显示为流线，这些流线来自哈勃太空望远镜，核能谱仪和斯隆数字天空勘测的星系可见光和X射线合成图像。磁场沿着大型螺旋臂的整个长度排列-跨度为24,000光年（0.8千帕秒）-暗示产生星系形状的引力也在压缩其磁场。这支持了关于如何将螺旋臂压入其标志性形状的领先理论，即“密度波理论”。SOFIA使用远红外光（89微米）研究了银河系，以揭示其磁场的各个方面，这是以前使用可见光和射电望远镜无法观测到的。

我们的银河系具有优雅的螺旋形形状，长臂上长满了恒星，但是科学家们一直困惑着这种形式。对另一个星系的新观察正在阐明像我们这样的螺旋状星系如何获得其标志性形状。

根据平流层红外天文台（SOFIA）的研究，磁场在塑造这些星系中起着重要作用。科学家测量了沿银河系旋臂NGC 1068或M77的磁场。字段显示为紧贴圆圈的流线。

“磁场是看不见的，但是它们可能会影响星系的演化，”位于加利福尼亚州硅谷的美国宇航局Ames研究中心SOFIA科学中心的大学空间研究协会科学家Enrique Lopez-Rodriguez说。“我们对重力如何影响银河结构有了很好的了解，但是我们才刚刚开始学习磁场的作用。”

M77星系位于Cetus星座内，距我们有4,700万光年。它的中心有一个超大质量的活跃黑洞，其质量是银河系中心的黑洞的两倍。旋臂上充满灰尘，气体和强烈的恒星形成区域，称为星暴。

SOFIA的红外观测揭示了人眼无法做到的：紧紧跟随新生恒星的螺旋臂的磁场。这支持了有关如何将这些臂压入其标志性形状的领先理论，即“密度波理论”。它指出，臂中的灰尘，气体和星星没有像风扇上的叶片那样固定在适当的位置。取而代之的是，物料在重力作用下沿着臂移动，就像传送带上的物品一样。

在试飞期间，SOFIA的望远镜门打开，高高耸入内华达山脉上空的雪山。SOFIA是一架改装的波音747SP飞机。

磁场对准延伸到巨大臂的整个长度上-大约24,000光年。这暗示着产生星系螺旋形状的重力也在压缩其磁场，从而支持了密度波理论。结果发表在《天体物理学杂志》上。

洛佩兹·罗德里克斯（Lopez-Rodriquez）说：“这是我们第一次看到如此巨大的磁场与当前恒星在旋臂中对齐。”“拥有支持理论的观察证据总是令人兴奋。”

众所周知，天体磁场很难观察到。SOFIA的最新仪器，高分辨率机载宽带Camera-Plus，或HAWC +，使用远红外光观察天体尘埃，这些尘埃垂直于磁场线排列。根据这些结果，天文学家可以推断出原本不可见的磁场的形状和方向。远红外光提供有关磁场的关键信息，因为该信号不受其他机制的发射所污染，例如散射的可见光和高能粒子的辐射。SOFIA利用远红外光（特别是89微米波长）研究星系的能力揭示了其磁场的先前未知面。

为了了解磁场如何影响其他类型的星系（例如不规则形状的星系）的形成和演化，还需要进一步观察。

SOFIA，平流层红外天文台，是一架波音747SP喷气客机，经过改装，可搭载直径为106英寸的望远镜。这是美国国家航空航天局（NASA）和德国航空航天中心（DLR）的联合项目。NASA位于加利福尼亚州硅谷的Ames研究中心与总部位于马里兰州哥伦比亚市的大学空间研究协会以及斯图加特大学的德国SOFIA研究所（DSI）合作管理SOFIA计划，科学和任务运营。该飞机由位于美国加利福尼亚州帕姆代尔的美国宇航局阿姆斯特朗飞行研究中心703号楼进行维护和操作。HAWC +仪器是由位于加利福尼亚州帕萨迪纳的喷气推进实验室领导的多机构团队开发并交付给NASA的。

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