顛覆認知 星體誕生磁場不可或缺

【本刊訊】香港中文大學物理系教授李華白及其研究小組花了近十年時間,研究及觀察形成巨型星體之星雲,首次揭示星雲中的磁場,對星體的形成有不可或缺的影響。研究結果已刊登於Nature期刊,將顛覆天文學界一直以來對星體形成的認知。

位於天蠍座、與地球距5500光年處,有一個名為NGC6334的巨型星雲,為最接近地球的巨型星雲。李華白所領導的研究團隊花了近十年的時間,收集此星雲的數據,並致力於繪製磁場的形態,以研究星雲的形成、分裂及星雲核心(星體孕育之處)的形成。李教授表示, 不論尺度的大小,NGC6334之磁場方向均近乎不變,意味星雲自身的重力及湍流均未能有效改變磁場方向。相反地,塌縮的重力及湍流速度卻因強磁場而不對稱。簡單來說,磁場不論對星雲形成、碎裂及核心形成都有關鍵的影響。一般認為湍流是影響恆星形成的單一主要因素,與此研究團隊的研究結果差異很大。

科學家對於星體的生命週期認識在近期突飛猛進,但是對於星體的形成仍不是很了解。巨型恆星的質量比太陽的質量大十倍以上,其質量很大,令其迅速燃燒,最後化作中子星或黑洞結束短暫一生。由於它們距離地球非常遙遠,難以觀察。巨型恆星通常成群誕生,令人不解的是,分子雲團中只有少於10%的質量會轉化成恆星。由此推測,恆星形成過程中除了造成塌縮的重力,必定還有其他力量與之抗衡抵銷,限制分子雲轉化成恆星,造成現在所見的恆星質量分佈。

研究人員袁嘉豪表示,因氣體收縮極不均勻,垂直於平均磁場方向之重力和磁張力必需接近平衡。另一位德藉博士後研究員奧多(Dr. Frank Otto),利用電腦模擬技術成功證明以上假設。要證明磁場動態對星體形成的重要性,磁場強度如何隨星雲密度改變是一個重要指標。而這次的研究結果首次顯示,形成巨型恆星的星雲中,磁場約與星雲密度的0.4次方成正比,進一步證實星雲塌縮和分裂是由磁場控制。

臺灣中研院天文所呂浩宇博士,也參與了這次研究,他表示,測量磁場強弱,看起來易如反掌,但事實上,是一件很困難的事。要製作跨度如此之廣的全面圖像,需要堅強的信念和無盡的精力。

Nature期刊評審員指出:「以往恆星形成的理論模擬常忽略了磁場,本研究結果證明磁場於各尺度下對星雲的塌縮有關鍵的影響,是一項非常重要的發現。」

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