天文學家公布史上最詳細宇宙磁場地圖 近400萬星系數據改寫認知

ASKAP 之所以咁把炮，係因為佢有兩樣獨門武功：

• 超廣闊嘅視野，加上可以快速旋轉嘅碟形天線，令佢能夠以極速掃描大面積天空之餘，仲睇得好深 。
• 團隊今次用咗「快速 ASKAP 連續巡天計劃」第三次低頻觀測（RACS-low3）嘅數據，中心頻率係 887.5 MHz，頻寬有成 288 MHz（800 至 1087 MHz），仲切得好幼細，做到 1 MHz 嘅頻道分辨率。呢樣嘢係精準量度法拉第旋轉效應嘅關鍵 。

乜嘢係法拉第旋轉效應？

呢個原理雖然聽落高深，但其實可以咁樣理解：

當遙遠星系發出嘅線性偏振無線電波，穿過充斥住磁場同游離電子嘅星際空間嘅時候，偏振平面會發生扭轉。扭轉嘅幅度同沿路嘅磁場強度同熱電子密度嘅乘積成正比，並且將成條路徑嘅效應累積起嚟。呢個累積嘅數值就係所謂嘅法拉第旋轉量（Rotation Measure，簡稱 RM） 。

換句話講，科學家只要量度到嚟自唔同方向嘅幾百萬個背景星系嘅 RM 數值，就可以好似做斷層掃描咁，反向推算出宇宙空間入面磁場嘅三維分佈結構。

今次團隊將 RACS 巡天探測到嘅接近 400 萬個星系嘅原始數據重新處理，提取晒所有偏振資訊出嚟。呢個數據集比起上一個先進嘅 RM 目錄大咗成 40 倍，平均每一平方度天空就有 7 個 RM 源，對應嘅有效「分辨率」大約係 23 角分，而量度誤差中位數只有 2.2 rad/m²，精準到得人驚 。

科學家見到啲乜？四大突破發現

呢張地圖揭開咗一個以前從未喺呢個尺度同細節睇到嘅隱形宇宙磁力網 ，主要有以下幾個震撼發現：

1. 銀極橫跨嘅巨大磁場絲

地圖上面清楚見到一條條線性嘅 RM 絲狀結構，貫穿南北兩個銀極，有啲甚至完全橫跨成個銀極區域。呢啲結構同其他望遠鏡睇到嘅中性氫原子或星際塵埃嘅分佈軌跡好相似，暗示磁場可能喺星系尺度嘅物質運輸入面扮演咗重要角色 。

2. 銀河平面嘅「拉鏈式」磁場反轉

喺銀河系中心附近（銀經 60° 至 270° 範圍），團隊發現咗一個好似拉鏈咁嘅準週期性 RM 圖案，仲要對銀河平面呈反對稱。呢個現象強烈暗示沿視線方向嘅銀河磁場出現過方向倒轉，可能係由銀河系嘅棒狀結構或者中心區域引發嘅 。

3. 環形超新星遺跡特徵 G353-34

一個巨大嘅環形正 RM 增強區域被清晰咁分辨出嚟。呢個特徵最早係喺幾十年前嘅瀰漫偏振觀測中見到，但去到今日先至俾 SPICE-RACS 確切證實同描繪出嚟 。

4. 麥哲倫雲嘅磁場互動

地圖仲提供咗銀河系同佢嘅鄰居——大、小麥哲倫雲之間互動嘅磁場背景 。過往我哋知道佢哋喺引力上有潮汐拉扯，而家連磁場點樣糾纏埋一齊都開始睇到。

另外，同步發表嘅姊妹篇論文仲用咗 SPICE-RACS 嘅 RM 數據，配合 DESI 嘅類星體目錄，搵到有史以來最大嘅類星體 RM 樣本，從中探測到紅移 z ~ 1 位置、即係大約 80 億年前嘅星系周圍，已經存在住磁化嘅「環星系介質」氣體，話畀我哋知磁場喺早期宇宙就已經喺度影響星系點樣「呼吸」物質 。

同過去廿年比，有幾大進步？

SKAO 首席科學家 Naomi McClure-Griffiths 教授講得好直白：「過去二十年，天文學家基本上都係用緊同一個數據集，而且仲要唔包南天。」

SPICE-RACS 嘅出現，等於將成個領域由撥號上網一下子升級到光纖寬頻：

簡單講，以前係靠十萬個數據點去估成個天嘅磁場，而家係用四百萬個精準嘅數據點去實實在在咁畫出嚟，當中嘅差距，可謂雲泥之別。

未來大計：POSSUM、ASKAP 同 SKA 嘅接力賽

SPICE-RACS 只係一個開始，佢係國際合作計劃「宇宙磁場偏振巡天（POSSUM）」嘅先導產品 。POSSUM 嘅終極目標係利用 ASKAP 製作一個覆蓋成個南天、包含超過 100 萬個 RM 源嘅精密磁場網格，研究銀河系磁場、星系團磁場，甚至宇宙網嘅磁場 。

-短期嚟講，POSSUM 團隊會繼續用 ASKAP 做更深層次、更多頻率嘅觀測，未來幾年將會有更靚嘅地圖出爐 。

-長遠嚟講，就等緊終極武器——平方公里陣列（SKA）。SKA 係人類史上最大嘅射電望遠鏡項目，而「宇宙磁場」正正係 SKA 嘅五大核心科學目標之一。預計喺 2030 年前後開始早期運作嘅 SKA，其超高靈敏度將能以前所未有嘅分辨率，描繪出星系盤面、星系中心區域、星系團遺跡，甚至係宇宙網骨架入面嘅磁場結構 。ASKAP 本身就係 SKA 嘅前導項目，佢位於西澳嘅基地，亦都會係 SKA 低頻陣列（SKA-Low）嘅起點 。

用 McClure-Griffiths 教授嘅說話總結：「我曾經以為，『磁場喺宇宙入面幾時首次出現？』、『宇宙網嘅磁場點樣影響星系形成？』呢啲問題，窮我哋一生都冇可能答到。而家我終於見到希望。」

SPICE-RACS 嘅所有數據已經通過 CSIRO 嘅數據門戶網站免費向全球科學界開放，任何人都可以下載嚟驗證結果，或者發掘新嘅宇宙秘密 。

可以話，呢張磁場地圖唔單止係一幅圖，更加係揭開咗宇宙磁場觀測學嘅新時代序幕。