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科学家观测50亿光年外遥远星系的磁场:保护生命演化

发布日期:2017-09-05 浏览次数:7353
        据国外媒体报道,天文学家对一个遥远星系的磁场进行了观测,并指出在整个宇宙历史中,适合生命存活的行星可能相对普遍地出现过。这个星系距离地球约50亿光年,比银河系还年轻50亿年。它的磁场规模与银河系的磁场类似,表明磁场可能是在相对较早的宇宙年龄时出现的。

        生命只有在具有磁场的行星上才能演化,因为磁场可以形成保护罩,避免行星表面遭受有害的宇宙辐射。天文学家也由这一新发现推测,或许外星生命可以在许多遥远的星系中出现。
 
        “具有磁场的行星是生命能够演化的地方,因为磁场可以保护行星表面免受有害粒子和辐射的侵袭,”共同作者、加拿大多伦多大学邓洛普天文及天体物理研究所(Dunlap Institute for Astronomy & Astrophysics)的布莱恩·盖斯勒(Bryan Gaensler)说,“如果星系早期阶段存在大量磁体,那在整个宇宙历史中,可能会不断出现能够维持生命存在的行星,或许生命是宇宙中相对普遍的现象。”
 
        甚大天线阵是一个由27台25米口径的天线组成的射电望远镜阵列
 
        星系都有各自的磁场,但通常都微弱得令人难以置信——比地球的磁场强度还小一百万倍。有一个理论认为,年轻星系的磁场一开始会比较微弱和混乱,随着时间推移会逐渐增强,并更有秩序。然而,天文学家所研究的这个星系的磁场,与银河系邻近星系中所观测到的磁场并没有太大不同。研究人员不知道宇宙中磁体的最初来源于哪里,也不清楚这些磁体如何随时间而增强的过程。
 
        该研究的结果表明,磁体形成于星系的早期阶段。研究人员认为,这可能意味着宇宙中所有地方的物体都具有磁性——因为不需要太多时间就能建立一个强磁场。“宇宙中只有两种能在大尺度上发挥作用的力:引力和磁力,”盖斯勒博士说道。
 
        引力只能吸引,但磁力既能吸引,也能排斥。“宇宙中充满了在不断旋转、爆炸、发光、崩塌、膨胀、冒泡和闪烁的物体,”盖斯勒说,“如果我们想了解所有这些复杂的过程(最终指向行星和生命形成的过程),就必须理解磁力。”
 
        观测结果提供了新的证据,表明星系磁力出现的时间相对较早,而不是随着时间推移缓慢增强。“这一发现令人振奋,”论文第一作者、马克斯普朗克电波天文研究所Minerva研究组负责人Sui Ann Mao说,“这是一个新的纪录,是目前我们获得的最遥远星系的磁场信息。”
 
        对星系磁场演化的研究要求我们对不同距离的星系进行观测,因为这些观测能为我们展示处于不同年龄阶段的星系情况。但是,这样的观测很难实现,部分原因是磁场无法直接探测到。我们只能通过观测光通过磁场时留下的“指纹”来研究磁场,这种效应被称为“法拉第旋转”(Faraday Rotation)。
 
        法拉第旋转又称法拉第效应,由英国物理学家迈克尔·法拉第在1845年发现,是在介质内光波与磁场的一种相互作用。法拉第在光的方向上引入磁场,成功使光的偏振发生旋转。
 
        在此次研究中,研究者利用一个类星体——一类遥远的、非常明亮的活动星系核——实现了对星系磁场的观测。该类星体位于所研究星系的更远处,位于同一视线上。
 
        凭借这一意想不到的连线,类星体的光线先经过该星系的磁场,然后才到达地球,天文学家也得以采集到法拉第旋转的“指纹”。此次观测是通过甚大天线阵(Karl G。 Jansky Very Large Array,简称VLA)进行的。这是一个由27台25米口径的天线组成的射电望远镜阵列,位于美国新墨西哥州的圣阿古斯丁平原上,由美国国家射电天文台(National Radio Astronomy Observatory)负责运行。
 
        “没有人知道宇宙磁力来自何方,以及它如何产生,”盖斯勒说,“但是现在,通过提取数十亿年前一个星系中保留的磁场‘化石记录’,我们已经获得了解决这一谜题的重要线索。”
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