|
原文標(biāo)題：Planck takes magnetic fingerprint of our Galaxy 原文來(lái)自：ESA Posted: 2014. 5. 6 編譯：Melipal 審校：Linq 歐空局普朗克衛(wèi)星的一張新圖像揭示了我們銀河系的磁場(chǎng)指紋。這張圖像是利用對(duì)銀河系星際塵埃發(fā)出的“偏振光”進(jìn)行的第一次全天觀測(cè)得出的。 光線是一種非常為人熟知的能量形式，但它的一些特性隱匿在人們的日常經(jīng)驗(yàn)以外。其中的一個(gè)特性是偏振，它攜帶光路沿線情況的大量信息，天文學(xué)家可以將其挖掘出來(lái)。 光波可以描述為一系列的電磁場(chǎng)波段，它們的振動(dòng)方向彼此相互垂直，也與傳播方向相垂直。 通常這些輻射場(chǎng)可以在各個(gè)方向振動(dòng)。但是如果它們傾向在某些特定方向振動(dòng)，我們就可以說(shuō)光線是“偏振的”。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)光線從鏡面或海面這樣的反射性表面彈起后，就會(huì)出現(xiàn)這種情況。可以使用特定的濾鏡來(lái)吸收偏振光，這也就是偏振太陽(yáng)鏡可以減弱炫光的原理。 在宇宙中，恒星、氣體和塵埃發(fā)出的光線也可以是存在不同形式偏振的。通過測(cè)量光線的偏振度，天文學(xué)家就可以研究起偏的物理機(jī)制了。 特別重要的是，偏振可以揭示光線所經(jīng)過的介質(zhì)中磁場(chǎng)的存在以及相關(guān)特性。 文中展示的圖像是使用普朗克的探測(cè)器獲取的，這些探測(cè)器相當(dāng)于天文版的偏振太陽(yáng)鏡。在這張新圖像中，漩渦、環(huán)形以及拱形結(jié)構(gòu)描繪出了我們銀河系中的磁場(chǎng)。 在數(shù)千億顆恒星以外，我們的銀河系還充斥著氣體和塵埃的混合物，它們是形成恒星的原始物質(zhì)。雖然這些微小的塵埃顆粒溫度極低，它們還是可以發(fā)出光線，只是在波長(zhǎng)很長(zhǎng)的波段上——從紅外到微波。如果塵埃顆粒形態(tài)并非對(duì)稱，那么出射光中會(huì)有更多振動(dòng)方向平行于顆粒長(zhǎng)軸的成分，這樣光線就是偏振的。 如果塵埃云中顆粒的取向是隨機(jī)的，那么就不會(huì)看到偏振光。然而由于與光子和快速運(yùn)動(dòng)的原子發(fā)生的相互碰撞，宇宙中的塵埃顆粒幾乎一直在快速旋轉(zhuǎn)著，每秒要轉(zhuǎn)上數(shù)千萬(wàn)周。 因此由于銀河系中的星際云團(tuán)穿插有磁場(chǎng)，旋轉(zhuǎn)的塵埃顆粒長(zhǎng)軸更容易與磁場(chǎng)方向相垂直。因此在出射光中就會(huì)存在凈偏振，可以被儀器觀測(cè)到。 天文學(xué)家通過這一方法可以利用來(lái)自塵埃顆粒的偏振光研究銀河系磁場(chǎng)的結(jié)構(gòu)，特別是磁力線指向在天空中的投影。 在普朗克衛(wèi)星的新圖像中，較暗的區(qū)域表示較強(qiáng)的偏振輻射，而條紋表示磁場(chǎng)在天空中的投影方向。由于銀河系中的磁場(chǎng)擁有三維結(jié)構(gòu)，如果磁力線沿視線方向是高度雜亂無(wú)章的，其真實(shí)取向是難以給出的，這就好像是穿過一個(gè)雜亂的線團(tuán)觀看，嘗試得出凈取向信息一樣。 不過普朗克的圖像表明，在銀河系磁場(chǎng)的某些區(qū)域，還是存在大尺度結(jié)構(gòu)的。 圖片中央水平穿過的暗帶表示銀盤。這里的偏振光揭示出了較大角尺度上的規(guī)則結(jié)構(gòu)，其原因是磁力線主要是平行于銀盤的。 數(shù)據(jù)還揭示出了鄰近氣體塵埃云附近偏振方向的變化。可以在圖中銀盤上下的混亂區(qū)域看到這一點(diǎn)，這里鄰近的磁場(chǎng)尤為混亂。 一系列4篇論文分析了普朗克的銀河偏振數(shù)據(jù)，文章剛剛提交給了《天文學(xué)和天體物理學(xué)》雜志。不過研究銀河系的磁場(chǎng)并不是普朗克任務(wù)科學(xué)家對(duì)數(shù)據(jù)感興趣的唯一原因。隱藏在銀河系前景輻射之下的是來(lái)自宇宙中最古老的光線——宇宙微波背景輻射（CMB）的原初信號(hào)。 普朗克已經(jīng)以空前的精度測(cè)繪了CMB的亮度，現(xiàn)在科學(xué)家在挖掘數(shù)據(jù)，以測(cè)量CMB的偏振。這是普朗克衛(wèi)星的主要任務(wù)之一，其原因是它可以提供宇宙誕生后不久生成的引力波線索。 2014年3月，BICEP2小組的科學(xué)家宣稱，他們?cè)谝患芤晕⒉úǘ斡^測(cè)一個(gè)特定天區(qū)的地面望遠(yuǎn)鏡數(shù)據(jù)中第一次探測(cè)到了這一信號(hào)。但鉆牛角尖地說(shuō)，這一發(fā)現(xiàn)取決于這樣的假設(shè)，也就是該天區(qū)前景偏振輻射幾乎可以忽略不計(jì)。 今年晚些時(shí)候，普朗克小組的科學(xué)家將釋放基于在7個(gè)波段內(nèi)普朗克全天偏振觀測(cè)的數(shù)據(jù)。多波段數(shù)據(jù)可以讓天文學(xué)家更可靠地將前景污染與微弱的原初偏振信號(hào)分離出來(lái)。 這將讓人們可以以更高精度研究宇宙的早期歷史，涵蓋從宇宙年齡不到1秒的加速膨脹階段到數(shù)百萬(wàn)年后第一代恒星誕生之時(shí)。 （全文完） |
|
|
