天文學(xué)家近期公布了銀河系磁場結(jié)構(gòu)的最新研究成果，通過新一代射電觀測技術(shù)繪制出迄今最精細的磁場分布圖。這項由不列顛哥倫比亞大學(xué)奧卡納根分校主導(dǎo)的國際合作項目，首次在北天區(qū)完整呈現(xiàn)了磁場與星系結(jié)構(gòu)的復(fù)雜關(guān)聯(lián)，相關(guān)成果發(fā)表于《天體物理學(xué)雜志增刊系列》。

研究團隊利用位于彭蒂克頓的自治領(lǐng)射電天體物理天文臺（DRAO）15米望遠鏡，通過分析寬頻射電數(shù)據(jù)構(gòu)建了法拉第旋轉(zhuǎn)效應(yīng)三維模型。這種技術(shù)能追蹤無線電波穿越星際介質(zhì)時的偏振變化，從而解析不同距離的磁場特征。項目負責(zé)人亞歷克斯·希爾博士指出："傳統(tǒng)觀測手段只能獲取平均磁場強度，而新方法讓我們首次看清磁場在星系中的精細分布。"

該研究最引人注目的發(fā)現(xiàn)是，超過半數(shù)的北天區(qū)存在復(fù)雜磁場結(jié)構(gòu)。前UBCO博士后研究員安娜·奧爾多格博士解釋："早期觀測常將磁場簡化為均勻分布，但新數(shù)據(jù)顯示銀河系磁場充滿漩渦狀結(jié)構(gòu)，與人馬臂、氣泡狀星系結(jié)構(gòu)等存在顯著關(guān)聯(lián)。"這種復(fù)雜性遠超理論預(yù)期，甚至在法拉第效應(yīng)簡單的區(qū)域也發(fā)現(xiàn)了隱藏的磁場層次。

項目采用的15米望遠鏡具有獨特優(yōu)勢。作為平方公里陣列射電望遠鏡（SKA）的原型機，該設(shè)備能在六個月內(nèi)完成全北天區(qū)掃描，其快速成像能力為磁場動態(tài)研究提供了可能。卡爾加里大學(xué)湯姆·蘭德克博士強調(diào)："這種效率使我們能捕捉到超新星遺跡等瞬態(tài)結(jié)構(gòu)對磁場的影響，這是傳統(tǒng)巡天項目難以實現(xiàn)的。"

新數(shù)據(jù)集已催生多項突破性研究。卡爾加里大學(xué)麗貝卡·布思主導(dǎo)的團隊利用該數(shù)據(jù)，在《天體物理學(xué)雜志》發(fā)表了關(guān)于銀河系磁場大規(guī)模反轉(zhuǎn)現(xiàn)象的論文。這種反轉(zhuǎn)現(xiàn)象此前僅通過理論模型預(yù)測，新觀測為其提供了直接證據(jù)。奧爾多格博士表示："這僅是開始，數(shù)據(jù)集將持續(xù)支持星系磁場起源、恒星形成等領(lǐng)域的深入研究。"

技術(shù)層面，該研究驗證了1966年提出的寬頻磁場成像理論。當(dāng)時受限于觀測設(shè)備，該設(shè)想長期無法實踐。希爾博士團隊通過優(yōu)化DRAO望遠鏡的接收系統(tǒng)，成功將理論轉(zhuǎn)化為實用工具。參與項目的UBCO學(xué)生表示，這種產(chǎn)學(xué)研結(jié)合模式為年輕研究者提供了寶貴經(jīng)驗。

這項研究得到加拿大國家研究委員會、美國國家科學(xué)基金會等機構(gòu)資助。作為全球磁離子介質(zhì)巡天（GMIMS）的核心項目，其數(shù)據(jù)集已向全球天文學(xué)界開放，為理解星系演化、宇宙磁場起源等重大科學(xué)問題提供關(guān)鍵支撐。