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吳月輝

記者從中國科學院國家天文臺獲悉，近日，中國科學院國家天文臺徐鈞博士和韓金林研究員通過分析銀河系內的脈衝星和銀河系外的射電源法拉第旋轉效應分佈數據，揭示了銀河系的暈中有一個巨大的磁環結構。這對宇宙線粒子的傳播、星系氣體的動力學和宇宙磁場演化等研究領域提供了至關重要的觀測結果。該成果發表在國際科學期刊近日《天體物理學報》上。

宇宙磁場的起源和演化是天體物理學中一個長期懸而未決的重大難題，是很多大射電望遠鏡項目包括未來平方公里陣列射電望遠鏡（SKA）在內的立項優先課題。世界各大射電望遠鏡都在發展和提升偏振測量能力，希望在這個方向上發力。其中，測量銀河系的大尺度磁場結構是一個相當具有挑戰性的工作。韓金林研究員開拓了該研究領域，過去三十年一直深耕於銀河系磁場的研究。他通過觀測大批量脈衝星和河外射電源的法拉第旋轉效應，測量出銀河系盤區的的大尺度磁場結構，發現銀盤中的大尺度磁場的方向是沿着旋臂，並在旋臂之間翻轉。在銀暈區域，韓金林等人早在1997年就率先認證出法拉第旋轉效應在內銀河天空具有反對稱的符號分佈，說明了銀盤上下的銀暈裏具有方向相反的環向磁場結構。國際同行專家綜述評價該結果非常震撼，後續被更多數據證實，爲國際天文界廣泛採納，成爲銀河系磁場結構模型的基本內容，也被寫入多本國際經典教科書。

然而，關於銀暈磁環結構的大小和強度二十多年來一直難以測量。因爲靠近太陽的銀暈區域的脈衝星和其他天體也表現出法拉第效應的反對稱分佈，國際上一些學者揣測法拉第反對稱天空是否由太陽附近銀河系局部區域的星際介質主導產生的。那麼，這個磁環究竟是在整個銀暈中存在，還是僅僅在局部區域產生？銀暈磁環的強度和大小究竟如何？

韓金林創新性提出將太陽附近的脈衝星法拉第旋率測量值作爲本地星際介質的貢獻從河外射電源法拉第效應天空分佈的數值中扣除，這樣就可以得到巨大銀暈的法拉第旋轉效應分佈。徐鈞博士收集了所有相關的數據，同時也憑藉中國天眼FAST測量了很多闇弱脈衝星。他們按照這個想法處理完數據後發現，全部天空的平均法拉第效應呈現出對銀道座標的反對稱分佈，並且反對稱分佈不再侷限於內銀河區域，而是充滿全部天空，從銀河系中心區域一直延伸到其相反的方向。這個更加震撼的結果說明銀暈中的磁環從離銀河系中心6千光年一直延伸到5萬光年（太陽大約在3萬光年）。太陽附近的局部區域的星際介質顯然是巨大的磁環的一部分，其基本性質和表徵與大磁環基本一致，但因爲深入銀盤而使其效應表現得更強。

該研究結果是銀河系整體磁場研究具有重要意義。