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

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

這一研究是由國(guó)家天文臺(tái)慶道沖、李菂領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)際合作團(tuán)隊(duì)完成的，他們利用FAST測(cè)量了450光年外星云內(nèi)部的磁場(chǎng)，探尋了恒星在形成過(guò)程中的經(jīng)典問(wèn)題——磁通量問(wèn)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(tuán)分子云，這團(tuán)分子云在坍縮的時(shí)候，會(huì)受到磁場(chǎng)的阻礙，并且坍縮的程度越大，磁通量就越大，磁場(chǎng)的阻礙就越大。

之前學(xué)界普遍認(rèn)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(shì)增加的磁通量因?yàn)殡p極耗散而消散，但是李菂團(tuán)隊(duì)的研究發(fā)現(xiàn)并不是這樣，通過(guò)利用FAST對(duì)一個(gè)分子云的觀測(cè)，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(shuō)：“如果其他氣體云中的情況也證明如此，那么對(duì)恒星形成研究領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，（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(yù)料的十倍

恒星的形成，就像引力和磁力之間的拔河。

在對(duì)一個(gè)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(rèn)為，在恒星形成之前，越靠近星云內(nèi)部，密度越大，粒子之間的距離就越小，引力也就越大。

標(biāo)準(zhǔn)理論認(rèn)為，密度增加導(dǎo)致引力越大，拔河的另一方磁力也就越大。這一點(diǎn)在此前的觀測(cè)中是成立的。

伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校的射電天文學(xué)家Richard Crutcher分析了Lynds 1544星云核心的磁場(chǎng)，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(yuǎn)鏡（該望遠(yuǎn)鏡于2020年倒塌）測(cè)量了Lynds 1544的外圍磁場(chǎng)。

這兩個(gè)研究發(fā)現(xiàn)，確實(shí)內(nèi)核的磁場(chǎng)要比外圍的磁場(chǎng)強(qiáng)度要大。

現(xiàn)在缺的就是中間層的磁場(chǎng)大小，這個(gè)測(cè)量任務(wù)就落到了FAST身上，如果標(biāo)準(zhǔn)理論成立，那么中間的磁場(chǎng)肯定比外圍更大，

測(cè)量結(jié)果發(fā)現(xiàn)，中間層的磁場(chǎng)強(qiáng)度為4微高斯，只有地球磁場(chǎng)的600萬(wàn)分之一，并不比Lynds 1544星云外層強(qiáng)。

李菂說(shuō)，“如果標(biāo)準(zhǔn)理論成立，磁場(chǎng)需要更強(qiáng)大才能抵御星云密度增加100倍的影響，但這并沒(méi)有發(fā)生?！?/p>

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

“這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)意味著氣體云進(jìn)化成恒星胚胎的速度比之前認(rèn)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(cè)量在地球上很簡(jiǎn)單，法拉第一早就發(fā)現(xiàn)了切割磁感線可以產(chǎn)生電流，通過(guò)電流就可以測(cè)量磁場(chǎng)的大小，但是450光年外的磁場(chǎng)怎么測(cè)量呢？

這時(shí)候我們可以運(yùn)用塞曼效應(yīng)，這是一種間接測(cè)量方法，測(cè)量的其實(shí)是被磁場(chǎng)影響的光譜的頻率，不過(guò)星云中的塞曼效應(yīng)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(cè)量技術(shù)，成功解決了這一問(wèn)題，星云中間磁場(chǎng)的測(cè)量才得以實(shí)現(xiàn)。

這時(shí)候我們?cè)倩剡^(guò)頭看看，從一個(gè)測(cè)量方法，到一個(gè)突破性的發(fā)現(xiàn)，這個(gè)連續(xù)的過(guò)程用了18年的時(shí)間。

但是因?yàn)殡x大眾太遠(yuǎn)，很多人對(duì)這種研究總是存在疑問(wèn)，了解恒星的形成有什么意義？值得堅(jiān)持這么長(zhǎng)時(shí)間去持續(xù)的做？

這個(gè)問(wèn)題很難去解釋，因?yàn)榇蟾旁谖覀兛梢灶A(yù)見(jiàn)的未來(lái)，了解恒星的形成過(guò)程都不會(huì)對(duì)人類的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題有任何幫助。

但是知乎上有一個(gè)回答，或許可以幫大家理解這一點(diǎn)。

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(shí)是說(shuō)這一篇記載的時(shí)間區(qū)間。

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

所以開(kāi)頭這句“起著(chú)雍攝提格,盡玄黓(yì)困敦”，翻譯過(guò)來(lái)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(guān)系呢？

關(guān)系很大。這種紀(jì)年方式的基礎(chǔ)是木星（歲星）以及對(duì)應(yīng)的虛擬天體“太歲”（和木星運(yùn)動(dòng)反向），太歲環(huán)繞太陽(yáng)一周是12年，12個(gè)太歲年名就是這么來(lái)的。

也就是說(shuō)，早在兩千年前，我們的祖先就已經(jīng)用宇宙的視野來(lái)記錄人類的歷史，無(wú)論未來(lái)如何，宇宙中木星只有一個(gè)，只要觀察木星的運(yùn)動(dòng)，就能在任何時(shí)候?qū)@些晦澀的史書(shū)進(jìn)行斷代，哪怕做這件事的已經(jīng)不是人類。

從人類抬頭觀測(cè)宇宙開(kāi)始，人類的歷史早就和宇宙綁定了。

所以再回到那個(gè)問(wèn)題，了解恒星的形成有什么意義？不知道，因?yàn)槲覀儾恢纼汕旰蟮娜祟悤?huì)發(fā)展到什么地步，正如我們古代的天文學(xué)家看星星是為了算命和紀(jì)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(shù)的發(fā)展總是一步一步的，一切發(fā)現(xiàn)在未來(lái)都有它的意義。

當(dāng)我們抬頭的時(shí)候，我們的目標(biāo)早已是星辰大海。

相關(guān)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