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中研院领先全球,首度确认原恒星喷流带有磁场

2024-11-02 211

多年来,天文学家都猜测原恒星喷流应该带有磁场,但没人确认成功。直到最近,中研院天文及天文物理研究所副所长李景辉团队利用 ALMA 望远镜证实,自原恒星吸积盘喷出的喷流外部被螺旋状磁场包覆着,致使喷流可以又笔直又狭长。

从恒星系统形成过程的天文模型中,可以知道恒星来自宇宙的巨大分子云,当某一高密度区域重力塌缩,周遭物质开始高速旋转落进该点,就像水流入排水孔般,在高密度核心区外形成盘状结构,也就是原行星盘(Proplyd or Protoplanetary Disc)。

接着,为了让原恒星(婴儿恒星,也称恒星宝宝)顺利成长,吸积盘中心会藉磁场喷出两道背道而驰的喷流,带走原恒星吸积盘中的角动量以降低最内层旋转速度,让物质顺利落入核心。

▲ 原恒星系统中的两道喷流。(Source:蔡殷智/中研院天文所)

那你是否有这个疑问:为什么喷流会又直又窄?目前的模型如此解释:喷流外部应该带有螺旋状磁场环绕,使喷流得以准直。

但要找到磁场存在的证据相当困难,首先天文学家要挑对观测谱线,其次要有超高分辨率的望远镜(才能看清楚原恒星最内部的情况),再来还要找到方向刚好对准观测者的喷流。也因此,团队先前利用次毫米波阵列(SMA)观测时一无所获,直到这次使用阿塔卡玛大型毫米及次毫米波阵列望远镜(ALMA),终于在原恒星 HH 211 系统中侦测到氧化硅(SiO)分子线偏振。

HH 211 系统距离地球约 1,000 光年,原恒星年龄仅约 1 万岁,质量约太阳质量二十分之一, 具有明确结构的喷流。

ALMA 望远镜的超高分辨率(0.005 角秒)可以分辨到 HH 211 系统约 700AU 内的范围,而分子线会偏振就代表有磁场存在。研究团队侦测到蓝移侧区块(朝观测者方向靠近)有氧化硅分子线偏振,偏振度约1.5%,偏振方向与喷流轴方向约略一致,该偏振是由 Goldreich-Kylafis 效应造成,因此确认了喷流中的磁场。

除了原恒星外,活跃星系核(AGN)也会发射类似的喷流,此次发现不只提供了更多喷流机制的讯息,还可以加以修正改善现有模型。

该研究已于 11 月 10 日发表于《Nature communications》期刊。

▲ 左为李景辉研究员。(Source:科技新报)

(首图来源:NASA)

2019-03-11 16:31:00

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