一幅令人驚歎的銀河系中心磁場新地圖顯示出了從未見過的特征，並提出了關于銀河系中央引擎如何工作的新問題。

銀河系是我們的家園，但我們對它到底了解多少呢？作爲美國宇航局資助項目的一部分，維拉諾瓦大學的研究人員領導的一個團隊獲得了我們銀河系中心的中央引擎的一個從未見過的視圖。

這張銀河系中心區域的新地圖花了四年時間才完成，它揭示了我們銀河系中心的磁場與居住在那裏的冷塵埃結構之間的關系。這些塵埃構成了恒星、行星的基石，最終形成了我們所知的生命。銀河系的中央引擎推動著這個過程。

這意味著，塵埃和磁場相互作用的清晰圖像，有助于更好地了解銀河系以及我們在其中的位置。該研究小組的發現也對銀河系以外的地區産生了影響，讓我們得以一瞥塵埃和磁場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組成部分 —— 但是，直到現在，在這個過程中，塵埃和磁場的相互作用在某種程度上被忽視了，尤其是在我們自己的星系中。

研究小組組長、維拉諾瓦大學物理學教授大衛·克魯斯（David Chuss）表示：“銀河系中心和恒星之間的大部分空間都布滿了大量的塵埃，這對我們銀河系的生命周期非常重要。我們看到的是恒星中形成的重元素産生的冷塵埃顆粒發出的光，當這些恒星死亡和爆炸時，這些塵埃顆粒就會散開。”

銀河系磁場的複雜圖像

在銀河系的中心存在著一個被稱爲“中央分子帶”的區域，該區域充滿了大約6000萬太陽質量的塵埃。這個巨大的塵埃庫的溫度約爲零下432.7華氏度（零下258. 2度）。這只比絕對零度（零下460華氏度）高幾度，這是所有原子運動停止的假設溫度。

同樣位于銀河系中心的是溫度更高的氣體，這些氣體被剝離了電子，或被“電離”，以一種被稱爲“等離子體”的物質狀態存在。

大衛·克魯斯說：“這個區域的無線電波觀測到了這些美麗的垂直元素，它們追蹤著銀河系中心熾熱的、電離的等離子體成分中的磁場。我們試圖弄清楚這與寒冷的塵埃成分有什麽關系。”

研究小組還想知道，這些寒冷的塵埃是如何與銀河系中心的磁場對齊的，這也將揭示這些磁場的方向。這種傾向被稱爲它們的“極化”。

大衛·克魯斯和他的同事們接受了NASA的資助，利用平流層紅外天文觀測站（SOFIA）來研究這個塵土飛揚的中心區域。SOFIA是一架波音747飛機上的一架望遠鏡，在海拔45000英尺（13716米）的高空環繞地球飛行。

該項目的遠紅外偏振大面積CMZ探測（FIREPLACE）創建了一張紅外地圖，經過九次飛行，橫跨銀河系中心約500光年。

通過測量與磁場對齊的塵埃發出的輻射的極化，研究小組推斷出了這些磁場本身的複雜結構。然後將其覆蓋在三色地圖上，顯示出粉紅色的暖塵和藍色的冷塵雲。該圖像還顯示了黃色的無線電波發射細絲。

大衛·克魯斯解釋道：“這是一段旅程，而不是目的地，但我們發現這是一件非常複雜的事情。在銀河系中心的雲層中，磁場的方向各不相同。這是試圖弄清楚我們在這些大型組織細絲的無線電波中看到的場，如何與銀河系中心的其他動力學相關的第一步。”

大衛·克魯斯指出，這幅複雜的磁場圖像是他和FIREPLACE團隊期望在新的SOFIA地圖上看到的；這些觀測結果與之前對銀河系中心進行的小規模紅外和無線電波觀測結果一致。然而，這張新地圖真正發揮作用的地方是它的規模。它成功地揭示了一些從未被繪制過的區域。編織在其中的精細細節也令人驚歎。

“我認爲我們還有很多工作要做，才能最終得出結論。我認爲有趣的一件事是，一些磁場似乎與無線電波中的細絲方向相同，其中一些似乎與圓盤中更遠的塵埃方向一致，”大衛·克魯斯說。“這是一個誘人的暗示，也許我們銀河系圓盤上的大規模場，和我們在銀河系中心注意到的垂直場是相連的。”

在接下來的兩年裏，他和他的團隊將繼續分析SOFIA的數據，他希望這項工作能激勵理論家們提出一些新的模型，來解釋我們銀河系中心發生的事情。

SOFIA數據的預印本發布在論文庫arXiv上。

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