一幅银河系中心磁场的新地图，揭示了我们银河系的新奥秘
一幅令人惊叹的银河系中心磁场新地图显示出了从未见过的特征，并提出了关于银河系中央引擎如何工作的新问题。
银河系是我们的家园，但我们对它到底了解多少呢？作为美国宇航局资助项目的一部分，维拉诺瓦大学的研究人员领导的一个团队获得了我们银河系中心的中央引擎的一个从未见过的视图。
这张银河系中心区域的新地图花了四年时间才完成，它揭示了我们银河系中心的磁场与居住在那里的冷尘埃结构之间的关系。这些尘埃构成了恒星、行星的基石，最终形成了我们所知的生命。银河系的中央引擎推动着这个过程。
这意味着，尘埃和磁场相互作用的清晰图像，有助于更好地了解银河系以及我们在其中的位置。该研究小组的发现也对银河系以外的地区产生了影响，让我们得以一瞥尘埃和磁场如何在其他星系的中心引擎中相互作用。
了解恒星和星系是如何形成和演化的是生命起源故事的重要组成部分 —— 但是，直到现在，在这个过程中，尘埃和磁场的相互作用在某种程度上被忽视了，尤其是在我们自己的星系中。
研究小组组长、维拉诺瓦大学物理学教授大卫·克鲁斯（David Chuss）表示：“银河系中心和恒星之间的大部分空间都布满了大量的尘埃，这对我们银河系的生命周期非常重要。我们看到的是恒星中形成的重元素产生的冷尘埃颗粒发出的光，当这些恒星死亡和爆炸时，这些尘埃颗粒就会散开。”
银河系磁场的复杂图像
在银河系的中心存在着一个被称为“中央分子带”的区域，该区域充满了大约6000万太阳质量的尘埃。这个巨大的尘埃库的温度约为零下432.7华氏度（零下258. 2度）。这只比绝对零度（零下460华氏度）高几度，这是所有原子运动停止的假设温度。
同样位于银河系中心的是温度更高的气体，这些气体被剥离了电子，或被“电离”，以一种被称为“等离子体”的物质状态存在。
大卫·克鲁斯说：“这个区域的无线电波观测到了这些美丽的垂直元素，它们追踪着银河系中心炽热的、电离的等离子体成分中的磁场。我们试图弄清楚这与寒冷的尘埃成分有什么关系。”
研究小组还想知道，这些寒冷的尘埃是如何与银河系中心的磁场对齐的，这也将揭示这些磁场的方向。这种倾向被称为它们的“极化”。
大卫·克鲁斯和他的同事们接受了NASA的资助，利用平流层红外天文观测站（SOFIA）来研究这个尘土飞扬的中心区域。SOFIA是一架波音747飞机上的一架望远镜，在海拔45000英尺（13716米）的高空环绕地球飞行。
该项目的远红外偏振大面积CMZ探测（FIREPLACE）创建了一张红外地图，经过九次飞行，横跨银河系中心约500光年。
通过测量与磁场对齐的尘埃发出的辐射的极化，研究小组推断出了这些磁场本身的复杂结构。然后将其覆盖在三色地图上，显示出粉红色的暖尘和蓝色的冷尘云。该图像还显示了黄色的无线电波发射细丝。
大卫·克鲁斯解释道：“这是一段旅程，而不是目的地，但我们发现这是一件非常复杂的事情。在银河系中心的云层中，磁场的方向各不相同。这是试图弄清楚我们在这些大型组织细丝的无线电波中看到的场，如何与银河系中心的其他动力学相关的第一步。”
大卫·克鲁斯指出，这幅复杂的磁场图像是他和FIREPLACE团队期望在新的SOFIA地图上看到的；这些观测结果与之前对银河系中心进行的小规模红外和无线电波观测结果一致。然而，这张新地图真正发挥作用的地方是它的规模。它成功地揭示了一些从未被绘制过的区域。编织在其中的精细细节也令人惊叹。
“我认为我们还有很多工作要做，才能最终得出结论。我认为有趣的一件事是，一些磁场似乎与无线电波中的细丝方向相同，其中一些似乎与圆盘中更远的尘埃方向一致，”大卫·克鲁斯说。“这是一个诱人的暗示，也许我们银河系圆盘上的大规模场，和我们在银河系中心注意到的垂直场是相连的。”
在接下来的两年里，他和他的团队将继续分析SOFIA的数据，他希望这项工作能激励理论家们提出一些新的模型，来解释我们银河系中心发生的事情。
SOFIA数据的预印本发布在论文库arXiv上。
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