中国科学家发现银河系巨大磁环 距银心从6000光年延伸到5万光年
中国科学院国家天文台5月14日向媒体发布消息说，该台徐钧博士和韩金林研究员通过分析银河系内的脉冲星和银河系外的射电源法拉第旋转效应分布数据，最新研究发现银河系的晕(银晕)中有一个巨大的磁环结构，其磁环从距离银河系中心(银心)6000光年一直延伸到5万光年。
银河系的晕中巨大的磁环结构示意图。中国科学院国家天文台/供图
中国科学家这篇银河系磁场里程碑性的研究论文，近日已在国际科学期刊《天体物理学报》(ApJ)发表，为宇宙线粒子传播、星系气体动力学和宇宙磁场演化等研究领域提供至关重要观测结果。
论文第一作者徐钧介绍说，宇宙磁场的起源和演化是天体物理学中一个长期悬而未决的重大难题，也是平方公里阵列射电望远镜(SKA)等很多大型射电望远镜项目立项优先课题，都在发展和提升偏振测量能力，希望在这个方向上发力。
其中，测量银河系的大尺度磁场结构是一个相当具有挑战性的工作。开拓这一研究领域的韩金林研究员过去30年一直深耕于银河系磁场研究，他通过观测大批量脉冲星和河外射电源的法拉第旋转效应，测量出银河系盘区(银盘)的大尺度磁场结构，发现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。
在银晕区域，韩金林等早在1997年就率先认证出法拉第旋转效应在内银河天空具有反对称的符号分布，说明银盘上下的银晕里具有方向相反的环向磁场结构，并且后续被更多天文观测数据证实，为国际天文界广泛采纳，成为银河系磁场结构模型的基本内容，也被写入多本国际经典教科书。
论文通讯作者韩金林指出，银晕磁环结构的大小和强度20多年来一直难以测量，因为靠近太阳的银晕区域的脉冲星和其他天体也表现出法拉第效应的反对称分布，国际上一些学者揣测法拉第反对称天空是否由太阳附近银河系局部区域的星际介质主导产生的。“那么，这个磁环究竟是在整个银晕中存在，还是仅仅在局部区域产生？银晕磁环的强度和大小究竟如何？”
针对这些问题，韩金林在本项研究中创新性提出，将太阳附近的脉冲星法拉第旋率测量值作为本地星际介质的贡献从河外射电源法拉第效应天空分布的数值中扣除，这样就可以得到巨大银晕的法拉第旋转效应分布。徐钧则收集了所有相关的数据，并凭借被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜(FAST)新测量了很多暗弱脉冲星的数据。
他们按照这个创新想法分析数据后发现，全部天空的平均法拉第效应呈现出对银道坐标的反对称分布，并且反对称分布不再局限于内银河区域，而是充满全部天空，从银河系中心区域一直延伸到其相反的方向。这项研究结果说明，银晕中的磁环从距离银心6000光年一直延伸到5万光年(太阳位置大约在3万光年)。太阳附近的局部区域的星际介质显然是巨大的磁环的一部分，其基本性质和表征与大磁环基本一致，但因为深入银盘而使其效应表现得更强。
“这个思路，我20多年前就有了，一直在慢慢积累数据，终于得到了。”韩金林说。
文/记者 孙自法
编辑/高艳