银河的光晕是个10万光年的磁甜甜圈

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作者： Robert Lea

翻译：钟艺

校对：DAIKIN-小璞

美工：关关

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近日，中国科学院国家天文台徐钧博士和韩金林的研究揭示了银河系晕中有一个巨大的磁环结构。这项研究成果对宇宙线粒子的传播、星系气体的动力学和宇宙磁场演化等研究领域至关重要。该成果发表在国际科学期刊《天体物理学报》上。

在银晕中的磁场。(图片来源:NAOC)

银河系的外层光晕充满了磁场，这些磁场的形状像巨大的甜甜圈，直径从1.2万光年到10万光年不等，银河系的核心正位于磁场的中心。

银河系的这些甜甜圈或“环面”形状的磁场负责约束恒星之间存在的气体和尘埃（即星际介质）周围的物理过程，也能影响着以接近光速穿越宇宙的带电粒子(即宇宙射线)的传播。

这一发现有助于更好地理解宇宙中磁场的起源和演变，这个谜团已困扰天文学家几十年。

银盘中的大尺度磁场的方向是沿着旋臂，并在旋臂之间翻转。韩金林早在1997年就率先发现银河主体结构外的射电源天体具有反对称的符号分布，说明了银盘上下的银晕里具有方向相反的环向磁场结构。

这种反对称性可能来自于银晕中磁场的环形结构，而银晕是我们星系的外层弥散的气体云、尘埃和恒星。

然而，这些射电源的反对称效应也可以由太阳系周围的星际气体和尘埃产生。遥远的脉冲星和靠近太阳系的射电发射天体也显示出同样的反对称性，这一事实证明了这一点。

这意味着，要确认银河系外晕磁场的甜甜圈性质，并测量这些磁场的大小，就需要考虑到由太阳系外但离太阳更近的磁场产生的反对称效应。

韩金林和他的同事们想要确定，观测到的射电源不对称性是否表明，当星际介质的影响被减去后，星系晕中的磁场仍然具有环面形状。

银河系的仰视图和侧视图(图片来源:左:NASA/JPL-Caltech;右:ESA;布局:ESA/ATG medialab)

为了做到这一点，研究小组的使用500口径球面射电望远镜(FAST)测量脉冲星，以研究一种被称做法拉第旋转的星际介质现象，在发生该现象时，无线电波的方向(或极化)随着磁通量的变化而变化，一旦这种效应被测量出来，它对产生反对称无线波源的影响被量化，就可以从遥远宇宙射电源的观测中减去。

通过这种方式，研究人员最终发现。由银河系晕的磁场引起的反对称性存在于地球上空的整个天空中，从我们银河系的中心延伸到它的外围。

这不仅证实了这些磁场形状就是个“甜甜圈”，而且告诉研究人员它是多么巨大的甜甜圈——距离银心6000光年到5万光年。

责任编辑：DAIKIN

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Image Credit & Copyright: Kavan Chay

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