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天文新知

中研院天文學家在原始恆星的噴流中證實磁場存在

由中央研究院天文和天文物理研究所(ASIAA)的李景輝副所長領導的國際研究小組用阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列(Atacama large Millimeter/submillimeter Array, ALMA)進行了突破性觀察,證實了原始恆星(Protostar)HH211噴流中存在磁場。 原始恆星的噴流在恆星形成中扮演重要作用,通過噴流帶走角動量,原始恆星才能持續的從它周圍的吸積盤中吸收質量。噴流速度可達超音速且方向垂直原始恆星的吸積盤面,在理論上預測它是被磁場限制方向並加速射出。這項觀測結果支持理論預測並證實了射流在恆星形成中的作用。

ASIAA李景輝副所長表示雖然長期以來人們一直預測原始恆星噴流帶有磁場,但沒有人真正觀測到磁場的存在證據。由於ALMA望遠鏡的高靈敏度,終於證實了在噴流中存在受磁場極化後的一氧化矽(SiO)分子譜線。更有趣的是,噴流中的磁場可能是螺旋形的,恰如活躍星系核(Active Galactic Nucleus, AGN)的射流中所見的現象。也許原始恆星和活躍星系核的噴流具有同樣的機制。

HH 211距離太陽系約1,000光年,是英仙座範圍內最年輕的原始恆星系統之一。中央原恆星的年齡僅約1萬年左右(約為太陽年齡的2百萬分之一),質量約為0.05個太陽質量。噴流中富含一氧化矽(SiO)分子氣體,並在其周圍產生向外的壯觀分子噴流。
放大後的HH211天體其中的原始恆星及其受到磁場造成極化的一氧化矽分子譜線影像
透過ALMA望遠鏡,在HH 211中心原始恆星約700 au內放大噴流的最內層,觀察到一氧化矽(SiO)分子氣體的明亮發射譜線。團隊的科學家檢測朝向地球噴射(藍移)側的一氧化矽(SiO)分子譜線作偏極化現象。發現偏極化程度約為1.5%並且方向與噴流的發射軸大致對齊。這種線性極化是由於Goldreich-Kylafis效應(由於具有磁場所產生的極化效應),證實了噴流中存在磁場。磁場的方向可以是環形或極軸方向的。根據目前的噴流發射模型,預期在該處的磁場是螺旋形的,並且應當主要為偏極化的環形磁場,如此方能將噴流限制在垂直的方向。研究團隊將進行更深入的觀測以檢測遠離地球噴射(紅移)側的線性偏極化程度並檢查是否具有一致的形態。另外將觀察額外的SiO分子發射譜線以確認磁場形態。
想像中的螺旋形磁場及被其限制的噴流
想像中的從原始恆星吸積盤位置發射出的螺旋形磁場及受其限制的噴流, 作者:蔡殷智

通過ALMA望遠鏡的高分辨率和高靈敏度成像令人興奮的觀測結果,開啟了直接檢測和了解原始恆星噴流中磁場特徵的可能性,這可以改善噴流形成的理論,進而理解對原始恆星生命初期中最內層區域的形成過程。


資料來源:ALMA Observatory

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