ALMA 偵測到有史以來最遠的星系磁場

作者 | 發布日期 2023 年 11 月 18 日 0:00 | 分類 天文 line share follow us in feedly line share
ALMA 偵測到有史以來最遠的星系磁場


天文學家利用阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列(ALMA)探測到一個遙遠星系磁場,光經過 110 多億年才到達地球,我們看到的是宇宙誕生 25 億年時的樣子,為了解銀河系這類星系磁場如何形成提供重要線索。

▲ 遙遠9io9星系磁場方向,9io9內塵埃顆粒某種程度與星系磁場對齊,會發出偏振光,表示光波會沿著偏好方向而非隨機振盪。ALMA偵測到偏振訊號,天文學家可據此算出磁場方向,此圖顯示疊加在ALMA影像上的曲線。(Source:ALMA,下同)

宇宙中的許多天體都有磁場,無論是行星、恆星或是星系。研究人員表示我們銀河系和其他星系都充滿了磁場,橫跨數萬光年,儘管它們對於星系的演化至關重要,但我們對這些磁場的形成過程卻知之甚少。目前還不清楚星系中的磁場在宇宙生命週期的早期是如何形成的,以及形成的速度有多快,因為到目前為止,天文學家只繪製了離我們較近星系的磁場。

利用ALMA在遙遠星系發現一完全形成的磁場,結構與附近星系類似,比地球磁場弱約千倍,但範圍超過16,000多光年。這項發現提供星系尺度磁場如何形成的新線索,宇宙歷史早期觀測到完全發展磁場,表示跨越整個星系的磁場可在生長中的年輕星系時期迅速形成。

▲ 紅外線影像顯示遙遠的星系9io9,是一條繞著明亮附近星系彎曲的微紅色弧線。附近明亮星系就像重力透鏡,質量使周圍時空彎曲,扭曲背景的9io9星系光線。此彩照由歐南天文台(ESO)在智利的可見光和紅外巡天望遠鏡(VISTA)和夏威夷加法夏望遠鏡(CFHT)拍攝的紅外線影像組合。

團隊認為,早期宇宙強烈的恆星形成可能對加速磁場發展有作用。磁場反過來也會影響後代恆星形成過程,打開了解星系運作的新窗口,因磁場與形成新恆星的物質有關。

為了探測,團隊在遙遠星系9io9尋找塵埃顆粒發出的光。星系充滿塵埃顆粒,有磁場時這些顆粒會對齊,且發光會偏振,表示光波會沿著偏好方向前進而非隨機振盪。

當ALMA偵測到並繪製星系9io9的偏振訊號時,首次證實非常遙遠的星系有磁場,天文學家可據此訊號算出磁場方向。研究員表示任何望遠鏡都無法做到這點,希望透過這次和未來觀測,解開基本星系特徵如何形成的謎團。成果發表於《Nature》期刊。

(本文由 台北天文館 授權轉載;首圖來源:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), A. Quintana/J. Olivares (ALMA), CC BY 4.0, via Wikimedia Commons)

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