「中國天眼FAST」重****現(xiàn)登Nature封面，恒星形成速度可能是以前預料的十倍！

1月6日，「中國天眼FAST」在中性氫譜線測量星際磁場取得了重大突破，登上《Nature》封面。

這一研究是由國家天文臺慶道沖、李菂領導的國際合作團隊完成的，他們利用FAST測量了450光年外星云內部的磁場，探尋了恒星在形成過程中的經(jīng)典問題——磁通量問題，這是恒星形成中經(jīng)典三大難題之一。

恒星在形成之前，可以被看做一團分子云，這團分子云在坍縮的時候，會受到磁場的阻礙，并且坍縮的程度越大，磁通量就越大，磁場的阻礙就越大。

之前學界普遍認為這種磁通量的消失發(fā)生在在分子云變得致密之后，逆勢增加的磁通量因為雙極耗散而消散，但是李菂團隊的研究發(fā)現(xiàn)并不是這樣，通過利用FAST對一個分子云的觀測，磁通量在分子云在坍縮到致密狀態(tài)之前，就已經(jīng)被抵消掉了。

馬克斯·普朗克天體物理研究所的Paola Caselli教授說：“如果其他氣體云中的情況也證明如此，那么對恒星形成研究領域來說，（這一發(fā)現(xiàn)）將是革命性的?！?/p>

突破性研究！恒星形成速度可能是以前預料的十倍

恒星的形成，就像引力和磁力之間的拔河。

在對一個距離地球僅450光年的Lynds 1544的星云的持續(xù)研究中，研究人員認為，在恒星形成之前，越靠近星云內部，密度越大，粒子之間的距離就越小，引力也就越大。

標準理論認為，密度增加導致引力越大，拔河的另一方磁力也就越大。這一點在此前的觀測中是成立的。

伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的射電天文學家Richard Crutcher分析了Lynds 1544星云核心的磁場，在那里核心的密度是外層的10000倍。另外，研究人員也已經(jīng)利用波多黎各的阿雷西沃射電望遠鏡（該望遠鏡于2020年倒塌）測量了Lynds 1544的外圍磁場。

這兩個研究發(fā)現(xiàn)，確實內核的磁場要比外圍的磁場強度要大。

現(xiàn)在缺的就是中間層的磁場大小，這個測量任務就落到了FAST身上，如果標準理論成立，那么中間的磁場肯定比外圍更大，

測量結果發(fā)現(xiàn)，中間層的磁場強度為4微高斯，只有地球磁場的600萬分之一，并不比Lynds 1544星云外層強。

李菂說，“如果標準理論成立，磁場需要更強大才能抵御星云密度增加100倍的影響，但這并沒有發(fā)生?！?/p>

這意味著恒星開始形成的地方要比之前學界預期的要更靠近外層，Paola Caselli解釋說，“這篇論文基本上認為引力在星云（形成）中勝出: 那才是恒星開始形成的地方，而不是在致密的星核中。”

“這項發(fā)現(xiàn)意味著氣體云進化成恒星胚胎的速度比之前認為的要快10倍。”論文第一作者慶道沖表示。

從2003年到2021，一切發(fā)現(xiàn)都有意義

磁通量的測量在地球上很簡單，法拉第一早就發(fā)現(xiàn)了切割磁感線可以產生電流，通過電流就可以測量磁場的大小，但是450光年外的磁場怎么測量呢？

這時候我們可以運用塞曼效應，這是一種間接測量方法，測量的其實是被磁場影響的光譜的頻率，不過星云中的塞曼效應還是太弱了。

2003年，李菂和Paul Goldsmith提出了一種HI窄自吸收 (HINSA) 的測量技術，成功解決了這一問題，星云中間磁場的測量才得以實現(xiàn)。

這時候我們再回過頭看看，從一個測量方法，到一個突破性的發(fā)現(xiàn)，這個連續(xù)的過程用了18年的時間。

但是因為離大眾太遠，很多人對這種研究總是存在疑問，了解恒星的形成有什么意義？值得堅持這么長時間去持續(xù)的做？

這個問題很難去解釋，因為大概在我們可以預見的未來，了解恒星的形成過程都不會對人類的現(xiàn)實問題有任何幫助。

但是知乎上有一個回答，或許可以幫大家理解這一點。

大家肯定都了解《資治通鑒》?！顿Y治通鑒》的第一句是：“起著(chú)雍攝提格,盡玄黓(yì)困敦?！边@句話就看懵了很多人，但這句話其實是說這一篇記載的時間區(qū)間。

著(chú)雍、攝提格、玄黓、困敦實際上是一種古年名紀年法，可以和我們熟悉的天干地支紀年相對應。

所以開頭這句“起著(chú)雍攝提格,盡玄黓(yì)困敦”，翻譯過來就是“起于戊寅年，盡于壬子年”，即公元前403年至公元前368年，一共35年。

那這和天文有什么關系呢？

關系很大。這種紀年方式的基礎是木星（歲星）以及對應的虛擬天體“太歲”（和木星運動反向），太歲環(huán)繞太陽一周是12年，12個太歲年名就是這么來的。

也就是說，早在兩千年前，我們的祖先就已經(jīng)用宇宙的視野來記錄人類的歷史，無論未來如何，宇宙中木星只有一個，只要觀察木星的運動，就能在任何時候對這些晦澀的史書進行斷代，哪怕做這件事的已經(jīng)不是人類。

從人類抬頭觀測宇宙開始，人類的歷史早就和宇宙綁定了。

所以再回到那個問題，了解恒星的形成有什么意義？不知道，因為我們不知道兩千年后的人類會發(fā)展到什么地步，正如我們古代的天文學家看星星是為了算命和紀年，根本想不到兩千年后人類已經(jīng)想著殖民火星了，這么想的話，也許兩千年后我們真的需要新（liu）的（lang）恒（di）星（qiu）呢？

技術的發(fā)展總是一步一步的，一切發(fā)現(xiàn)在未來都有它的意義。

當我們抬頭的時候，我們的目標早已是星辰大海。

相關資料：

https://www.nature.com/articles/s41586-021-04159-x

https://www.science.org/content/article/stars-may-form-10-times-faster-thought

https://phys.org/news/2022-01-coherent-interstellar-magnetic-field.html

http://www.news.cn/politics/2022-01/06/c_1211519084.htm

http://www.news.cn/tech/2022-01/06/c_1128236091.htm

https://www.zhihu.com/question/22874251/answer/1670883814