“中国天眼”重大发现：恒星形成速度比我们想象的快10倍

本文来自微信公众号：大数据文摘（ID：BigDataDigest），作者：文摘菌，原文标题：《“中国天眼FAST”重大发现登Nature封面，恒星形成速度可能是以前预料的十倍！》，头图来自：视觉中国

1月6日，“中国天眼FAST”在中性氢谱线测量星际磁场取得了重大突破，登上《Nature》封面。

这一研究是由国家天文台庆道冲、李菂领导的国际合作团队完成的，他们利用FAST测量了450光年外星云内部的磁场，探寻了恒星在形成过程中的经典问题——磁通量问题，这是恒星形成中经典三大难题之一。

恒星在形成之前，可以被看做一团分子云，这团分子云在坍缩的时候，会受到磁场的阻碍，并且坍缩的程度越大，磁通量就越大，磁场的阻碍就越大。

之前学界普遍认为这种磁通量的消失发生在在分子云变得致密之后，逆势增加的磁通量因为双极耗散而消散，但是李菂团队的研究发现并不是这样，通过利用FAST对一个分子云的观测，磁通量在分子云在坍缩到致密状态之前，就已经被抵消掉了。

马克斯·普朗克天体物理研究所的Paola Caselli教授说：“如果其他气体云中的情况也证明如此，那么对恒星形成研究领域来说，（这一发现）将是革命性的。”

一、突破性研究：恒星形成速度可能是以前预料的十倍

恒星的形成，就像引力和磁力之间的拔河。

在对一个距离地球仅450光年的Lynds 1544的星云的持续研究中，研究人员认为，在恒星形成之前，越靠近星云内部，密度越大，粒子之间的距离就越小，引力也就越大。

标准理论认为，密度增加导致引力越大，拔河的另一方磁力也就越大。这一点在此前的观测中是成立的。

伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的射电天文学家Richard Crutcher分析了Lynds 1544星云核心的磁场，在那里核心的密度是外层的10000倍。另外，研究人员也已经利用波多黎各的阿雷西沃射电望远镜（该望远镜于2020年倒塌）测量了Lynds 1544的外围磁场。

这两个研究发现，确实内核的磁场要比外围的磁场强度要大。

现在缺的就是中间层的磁场大小，这个测量任务就落到了FAST身上，如果标准理论成立，那么中间的磁场肯定比外围更大，

测量结果发现，中间层的磁场强度为4微高斯，只有地球磁场的600万分之一，并不比Lynds 1544星云外层强。

李菂说，“如果标准理论成立，磁场需要更强大才能抵御星云密度增加100倍的影响，但这并没有发生。”

这意味着恒星开始形成的地方要比之前学界预期的要更靠近外层，Paola Caselli解释说，“这篇论文基本上认为引力在星云（形成）中胜出: 那才是恒星开始形成的地方，而不是在致密的星核中。”

“这项发现意味着气体云进化成恒星胚胎的速度比之前认为的要快10倍。”论文第一作者庆道冲表示。

二、从2003年到2021，一切发现都有意义

磁通量的测量在地球上很简单，法拉第一早就发现了切割磁感线可以产生电流，通过电流就可以测量磁场的大小，但是450光年外的磁场怎么测量呢？

这时候我们可以运用塞曼效应，这是一种间接测量方法，测量的其实是被磁场影响的光谱的频率，不过星云中的塞曼效应还是太弱了。

2003年，李菂和Paul Goldsmith提出了一种名为HI窄自吸收（HINSA）的测量技术，成功解决了这一问题，星云中间磁场的测量才得以实现。

这时候我们再回过头看看，从一个测量方法，到一个突破性的发现，这个连续的过程用了18年的时间。

但是因为离大众太远，很多人对这种研究总是存在疑问，了解恒星的形成有什么意义？值得坚持这么长时间去持续地做？

这个问题很难去解释，因为大概在我们可以预见的未来，了解恒星的形成过程都不会对人类的现实问题有任何帮助。

但是知乎上有一个回答，或许可以帮大家理解这一点。

大家肯定都了解《资治通鉴》。《资治通鉴》的第一句是：“起著（chú）雍摄提格，尽玄黓（yì）困敦。”这句话就看懵了很多人，但这句话其实是说这一篇记载的时间区间。

著（chú）雍、摄提格、玄黓、困敦实际上是一种古年名纪年法，可以和我们熟悉的天干地支纪年相对应。

所以开头这句“起著（chú）雍摄提格，尽玄黓（yì）困敦”，翻译过来就是“起于戊寅年，尽于壬子年”，即公元前403年至公元前368年，一共35年。

那这和天文有什么关系呢？

关系很大。这种纪年方式的基础是木星（岁星）以及对应的虚拟天体“太岁”（和木星运动反向），太岁环绕太阳一周是12年，12个太岁年名就是这么来的。

也就是说，早在两千年前，我们的祖先就已经用宇宙的视野来记录人类的历史，无论未来如何，宇宙中木星只有一个，只要观察木星的运动，就能在任何时候对这些晦涩的史书进行断代，哪怕做这件事的已经不是人类。

从人类抬头观测宇宙开始，人类的历史早就和宇宙绑定了。

所以再回到那个问题，了解恒星的形成有什么意义？不知道，因为我们不知道两千年后的人类会发展到什么地步，正如我们古代的天文学家看星星是为了算命和纪年，根本想不到两千年后人类已经想着殖民火星了，这么想的话，也许两千年后我们真的需要新（liu）的（lang）恒（di）星（qiu）呢？

技术的发展总是一步一步的，一切发现在未来都有它的意义。

当我们抬头的时候，我们的目标早已是星辰大海。