中研院領先全球,首度確認原恆星噴流帶有磁場

作者 | 發布日期 2018 年 11 月 30 日 12:49 | 分類 天文 , 尖端科技 , 航太科技 follow us in feedly

多年來,天文學家都猜測原恆星噴流應該帶有磁場,但沒人確認成功。直到最近,中研院天文及天文物理研究所副所長李景輝團隊利用 ALMA 望遠鏡證實,自原恆星吸積盤噴出的噴流外部被螺旋狀磁場包覆著,致使噴流可以又筆直又狹長。



從恆星系統形成過程的天文模型中,可以知道恆星來自宇宙的巨大分子雲,當某一高密度區域重力塌縮,周遭物質開始高速旋轉落進該點,就像水流入排水孔般,在高密度核心區外形成盤狀結構,也就是原行星盤(Proplyd or Protoplanetary Disc)。

接著,為了讓原恆星(嬰兒恆星,也稱恆星寶寶)順利成長,吸積盤中心會藉磁場噴出兩道背道而馳的噴流,帶走原恆星吸積盤中的角動量以降低最內層旋轉速度,讓物質順利落入核心。

▲ 原恆星系統中的兩道噴流。(Source:蔡殷智/中研院天文所)

那你是否有這個疑問:為什麼噴流會又直又窄?目前的模型如此解釋:噴流外部應該帶有螺旋狀磁場環繞,使噴流得以準直。

但要找到磁場存在的證據相當困難,首先天文學家要挑對觀測譜線,其次要有超高解析度的望遠鏡(才能看清楚原恆星最內部的情況),再來還要找到方向剛好對準觀測者的噴流。也因此,團隊先前利用次毫米波陣列(SMA)觀測時一無所獲,直到這次使用阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列望遠鏡(ALMA),終於在原恆星 HH 211 系統中偵測到氧化矽(SiO)分子線偏振。

HH 211 系統距離地球約 1,000 光年,原恆星年齡僅約 1 萬歲,質量約太陽質量二十分之一,
具有明確結構的噴流。

ALMA 望遠鏡的超高解析度(0.005 角秒)可以分辨到 HH 211 系統約 700AU 內的範圍,而分子線會偏振就代表有磁場存在。研究團隊偵測到藍移側區塊(朝觀測者方向靠近)有氧化矽分子線偏振,偏振度約1.5%,偏振方向與噴流軸方向約略一致,該偏振是由 Goldreich-Kylafis 效應造成,因此確認了噴流中的磁場。

除了原恆星外,活躍星系核(AGN)也會發射類似的噴流,此次發現不只提供了更多噴流機制的訊息,還可以加以修正改善現有模型。

該研究已於 11 月 10 日發表於《Nature communications》期刊。

▲ 左為李景輝研究員。(Source:科技新報)

(首圖來源:NASA