我們了解地球的磁場,銀河系的磁場是什麼樣的呢?

2021-01-10 科技領航人

圖:銀河系中的塵埃,以較深和較紅的顏色顯示,是新恆星形成的區域。這些塵土飛揚的區域與我們銀河系中的磁場相關,因此背景光以可測量的方式被極化。在人眼中,銀河似乎只是恆星和擋光的塵埃的混合物。

圖:一張銀河系和周圍天空的恆星密度圖,清晰地顯示了銀河系、大麥哲倫星雲和小麥哲倫星雲(我們最大的兩個衛星星系),如果你仔細觀察,NGC104在SMC的左邊,NGC6205在銀河系核心的上面和左邊,NGC7078稍低。在可見光中,只有星光和遮光塵埃的存在被揭示出來,但其他波長有能力揭示迷人的信息結構,遠遠超出光譜的光學部分所能揭示的範圍。然而,在額外的波長一瞥揭示了極其豐富,詳細的結構。

圖:這種銀河系的超精細視圖跨越許多不同波長的光,因此它可以揭示氣體、帶電粒子、許多類型的塵埃以及許多在微波和毫米波範圍內出現的其他信號。普朗克衛星為我們提供了這個波長範圍內最好的宇宙全天視圖。觀測顯示,銀河系的前景信號與宇宙信號結合在一起,它們起源於大爆炸。

圖:普朗克衛星在九種不同波長的光中繪製了天空的全天圖,頻率從30ghz一直到857ghz:只能從太空觀測到的頻率。儘管銀河系的前景特徵非常突出,但普朗克的主要科學目標是分析背景光:宇宙微波背景。利用許多不同波長的觀測,普朗克的科學家確定了許多星系前景的原因和來源。

圖:普朗克衛星在第一年的數據收集觀測中,它發現了銀河系的信號。普朗克現在已經10歲了,了解普朗克信號的哪些組成部分是星系與星系外,對於提取關於我們宇宙的正確信息至關重要。

圖:普朗克所看到的宇宙微波背景的波動。沒有任何重複結構的證據,儘管前景減法的準確性和綜合性存在一些不確定性,但普朗克數據在匹配和取代其他CMB觀測數據方面的成功,如COBE、Boomerang、WMAP,AFI 和其他人告訴我們,如果我們沒有走上完全正確的軌道,我們就非常接近了。

圖:這張地圖是銀河系磁前景的地圖。等高線顯示了投射在天空平面上的磁場的方向,而亮/暗區域對應於星系發射的完全非偏振/完全極化區域。

圖:銀河前景輻射的全天空地圖覆蓋著極化和磁場數據。這是第一張精確、高解析度、全天空的星系磁場和前景結構地圖。所有背景光都會被這些前景偏振,從而重建我們星系的磁場。

圖:中性氫(白線)與來自CMB(梯度)的極化數據的對齊是一個令人費解的驚喜,除非有額外的星系前景。理論上,只有電離氫才應該與極化數據一致。這是普朗克科學小組與其他測量數據(如從阿雷西博獲得的無線電鉛筆束數據)之間存在緊張關係的極少數觀測結果之一。相當令人驚訝的是,中性氫似乎與CMB的極化方向一致。

圖註:如黃色所示,一座熱氣體橋(由普朗克探測到)連接著星系團阿貝爾399和阿貝爾401。普朗克數據與x射線數據(紅色)和lofar射電數據(藍色)相結合,揭示了一個相對論電子橋,將這兩個相聚1000萬光年星系團連接在一起。這是我們宇宙中探測到的最大的磁場,顯示了普朗克能成功地重建磁場。然而,遙遠星系的普朗克數據與重建的磁場非常吻合。

圖註:銀河系(和其他)的前景和宇宙微波背景的當前模型。有一些證據表明,自由散射(來自自由電子)的建模不夠充分,但其他觀測表明,我們可能處於點位。這是一個小問題,但這個問題尚未最終解決。科學家們繼續評估我們最佳前景模型的成功之處。

圖:我們銀河系許多區域之一的特寫鏡頭,最塵埃的區域顯示為紅色。暗紅色區域是新恆星形成的地方,顯示銀河系重建磁場的等高線說明了恆星形成區域與這些磁場的相互作用。可以肯定的是,塵埃顆粒與這些巨大的磁結構有關。

圖:快速觀察星系的任何放大區域可以發現,在銀河系的尺度上,磁場不是相干和單向的,而只是單個星團的尺度上如此。除了幾十光年的距離尺度外,磁場翻轉和切換方向,由局部動力學而不是星系尺度的動力學主導。這種聯繫是通過恆星形成的,它發生在這些被遮蔽的區域內。

圖:儘管這樣的圖像可能會讓你想起梵谷著名的「星夜」畫作,但這根本不能說明大氣湍流,因為製作這幅圖像所用的數據100%來自太空。相反,這些線代表磁場和極化,它們以完全不同的方式照亮了宇宙。星系外光不可避免地受到我們星系磁場的影響,使得這些美麗的地圖得以構建。

圖:即使在直接指向遠離銀河系中心的方向上,我們銀河系的平面仍然包含塵埃、恆星形成區域,仍然產生自己的磁場,並且仍然使通過該空間區域的任何背景光偏振。為了理解宇宙,我們必須成功地對每一個組成部分進行建模和解釋。

相關焦點

  • 事實證明:銀河系的磁場比地球弱幾千倍!那它有什麼作用?
    我們知道,行星的磁場相當於其表面一層無形的保護膜,它可以保護行星不受恆星風粒子流的影響。地球也有自己的磁場,可以保護地球免受太陽風的侵襲。太陽風是太陽活動產生的高速粒子流,會破壞行星的大氣層,進而影響到生命的發展進程,而地球的磁場正是起到了關鍵的作用!
  • 地球因6800℃的內核產生磁場,地球磁場可以逆轉,可以消失
    地球為何能存在生命?我們首先會想到,地球有太陽作為能量來源,地球本身存在水、大氣層、磁場保護,然而追根溯源,地球擁有磁場的情況下,才有可能存在足夠的水和大氣。雖然磁場如此重要,但是磁場看不見、摸不到,我們只有拿起指北針的時候才會想起——哦!地球還有磁場的!
  • 地球磁場異常減弱,如果地球沒有了磁場,世界會是什麼樣?
    極晝極夜現象,沒錯就是南極、北極,這就是地球的兩個端點,這個磁場對於我們地球而言更像是一層保護膜,這層保護膜可以保護我們星球免受來自太陽的太陽風的襲擊,宇宙輻射也會對地球造成影響,這也要通過這個磁場。這樣算下來大約幾萬年地球的磁場就會發生一次反轉,我們現在經歷的很可能就是一次地球的磁場的反轉過程。經過科學家們的研究,在過去的數年中,地球的磁場在經歷著不斷的減弱,和上次反轉地球已經經歷了至少70萬年之久,在這70萬年中地球的磁場沒有發生過任何變化。
  • 為什麼我們不利用地球提供的磁場來發電呢?
    在我們解釋原因之前,讓我們先了解一下我們是如何發電的,以防有人在讀這篇文章的時候還不知道。 電(我們說「電流」)是帶電粒子流動的時候產生的,就像水管裡的水一樣。有兩種電荷——正電荷和負電荷。 正電荷吸引負電荷,但是兩個帶相同電荷的粒子(兩個都帶正電荷或兩個都帶負電荷)會相互排斥。這意味著它們會分開。換句話說,異性相吸。
  • 問:太陽極區的磁場是什麼樣的?
    月 15 日 周 六 問:太陽極區的磁場是什麼樣的?我們的天球坐標以北為上、以南為下,就像我們桌子上的地球儀一樣,所以一如我們地球「頂部」和「底部」對應北極和南極,太陽也有北極和南極,也就是「極地區域」。但我們地球主要在靠近太陽赤道的公轉軌道運行,太陽的兩極地區就很難直接觀測。 太陽軌道飛行器是繼帕克太陽探測器之後,人類發射的又一個太陽探測器。
  • 英媒:磁場可解開銀河系中心兩大謎團
    參考消息網6月5日報導英媒稱,平流層紅外天文臺(SOFIA)的觀測顯示,儘管銀河系中心黑洞引力巨大,但附近的磁場仍強大到足以控制黑洞周圍的物質運動。這項最新在美國天文學會一次會議上提交的研究結果可能有助於解開兩個長期存在的謎團,即為什麼我們的黑洞與其他黑洞相比相對安靜,為什麼我們銀河系中心形成的新恆星少於預期。據英國科學新聞網站6月3日報導,SOFIA利用其最新的紅外儀器研究了與磁場線垂直排列的天體塵埃顆粒,從而繪製出我們星系中心的詳細地圖,顯示了黑洞周圍這些原本看不見的磁場的行為。
  • 地球磁場為什麼會「翻跟頭」
    原來地球本身就是一個大磁場,北磁極(N極)在地球的南端,南磁極(S極)在地球的北端。正是這個大磁場,吸引著磁針始終指向南方。人們終於發現,地球的磁場並非永恆不變的,現在位於南端的北磁極會轉到北端去,而位於地球北端的南磁極則會轉到南端去。這就是物理上所謂的「磁極倒轉」。
  • 地球磁場正在消失?沒了磁場人類還能生存嗎?
    地球磁場可以把地球的磁場類比成一個條形磁鐵,這個磁鐵的方向由地球的自轉軸傾斜了11度,與中心偏離550公裡,磁鐵兩極的磁力最強,兩級中點的強度則是兩級的一半。通常會採用磁力線將它進行可視化,從一極出發形成弧形進入另一極。那麼它究竟是如何產生的呢?
  • 曾為地球「挺身而出」的磁場
    然而,目前人類的搜尋範圍在銀河系中仍然非常有限。據估計,我們這個星系中存在著數千億顆恆星,這些恆星大多都有圍繞其運行的行星,許多行星還有屬於自己的衛星。天文學家仍在繼續搜尋我們周圍的地外行星。現如今,我們的地球就擁有這樣一個強大的全球性磁場,它保護著大氣和低軌道衛星免受嚴酷的太陽輻射的傷害。
  • 人之間有磁場,當我們成為什麼樣的人,就會吸引什麼樣的人
    地球很大,容納了很多的人口,很多人說這就是講究一個磁場,很多人之間都是這樣的,靠著自身的磁場和對方的靠近彼此,有的人就是有不同的喜好和興趣愛好,之間的氣質也不同,很多時候你是什麼樣子就會吸引到什麼樣的人,你和你朋友之間的氣質往往會很相似,相似的人都會不自然的互相吸引。
  • 地球磁場倒轉頻繁,如果磁場消失?會發生什麼?地球會變成什麼樣
    地球磁場就像看不見的義大利麵條一樣圍繞在地球表面。磁場可以保護地球免受太陽粒子的影響,同時也為全球導航系統提供了基礎,它在地球生命的進化中發揮了重要作用。如果地球磁場消失了會發生什麼呢?關於磁場,首先要說明的是,即使磁場在減弱,它也不會消失,這是由地球磁場的來源決定的。地球磁場由基本磁場、外源磁場和磁異常組成,其中最主要的就是基本磁場,約佔地球磁場的99%以上,它是一種內源磁場,主要由地幔和地核內部的結構影響,地核主要由鐵和鎳等高密度金屬元素組成。所以只要地球不爆炸,這種磁場結構就會一直存在。
  • 地球磁場即將重啟,磁場反轉速度比歷史速度快10倍?
    上一次地球出現磁極翻轉,大約出現在78萬年之前,地球內部的金屬液體在地表以下2800公裡的位置快速旋轉,這種導電液體會產生電荷,進而產生地球磁場,但是這種金屬液體的流動非常複雜,在一些地方會產生較強的磁力,而在一些地方則會很弱,但整體的磁極固定,從而在地球上搭建出相對穩定的磁場。
  • 因磁場「管教」著銀河系黑洞,所以銀河系黑洞才如此安靜!
    超大質量黑洞存在於大多數星系中心,我們的銀河系也不例外。但許多其他星系都有高度活躍的黑洞,這意味著許多物質正在落入黑洞,在這個「供給」過程中釋放出高能輻射。另一方面,銀河系中心的黑洞相對來說比較安靜。但是磁場不能直接成像,所以人們對磁場的作用還不是很了解。HAWC+儀器可以探測到天塵顆粒發出的偏振光,而天塵顆粒肉眼是看不見的。這些顆粒垂直於磁場,從索菲亞的結果中,天文學家可以繪製出形狀。
  • 地球磁場正在消失?人類會滅亡嗎?科學家:有這個可能
    在人類進行航天探索之後,在地球之外又發現了茫茫的宇宙,然後知道了地球不過只是銀河系中一個小小的球體,與其他星球一樣只是一顆非常、普通的行星。但是這顆藍色星球又和其他星球有著極大的不同,因為在地球上有著我們這些生命的存在,那麼地球到底有著什麼樣的能力,能夠支持如此多的生命的生存?
  • 地球那麼大的望遠鏡看清了黑洞的磁場
    科學家認為,這些黑洞引擎是由磁場驅動的。現在,有史以來第一次,天文學家在我們銀河系中心超大黑洞事件視界的外側探測到了磁場。這項研究的主要作者、美國哈佛-史密松天體物理中心(CfA)的麥可·詹森(Michael Johnson)說,「了解這些磁場至關重要。之前還沒有人能夠在黑洞的事件視界附近分辨出磁場,直到現在。」
  • 滬中學生提出天文假說:8大行星磁場受銀河系影響更大
    然而,一群熱愛天文的上海中學生近日卻對此提出大膽質疑:銀河系磁場對行星磁極方向起的作用可能比太陽更大!    讀書讀出問號    向明中學高三學生徐小凡、王嘉遙6易其稿的論文,源自幾個月前在創造教育課上的問號:如果說行星磁場僅受到太陽磁場的作用,為什麼行星的磁極,有的N極朝上,有的S極朝上呢?
  • 地球的磁場會反轉嗎?最新的研究正逐步揭開磁場反轉的神秘面紗
    地球的磁場保護著地球上的生物免受來自太空的有害輻射。但磁場會隨著時間的推移而變化,在世界不同地區的表現也不同。地球磁場甚至可以完全改變極性,磁場的南北極會交換位置。這種現象被稱為反轉,上一次地球磁場反轉發生在78萬年前。
  • 銀河系中心黑洞磁場首次被發現
    「那些磁場在到處跳舞」 銀河系中心黑洞磁場首次被發現 2015-12-05 科技日報 常麗君 【字體:大 中 小】
  • 月球磁場曾「挺身而出」,為了保護地球?
    然而,目前人類的搜尋範圍在銀河系中仍然非常有限。據估計,我們這個星系中存在著數千億顆恆星,這些恆星大多都有圍繞其運行的行星,許多行星還有屬於自己的衛星。行星的全球性磁場就像星球的「保護罩」一樣,它通常產生於表面之下數千千米的液態核中,由核中的液態熔鐵運動產生,一直延伸到遙遠的太空中。現如今,我們的地球就擁有這樣一個強大的全球性磁場,它保護著大氣和低軌道衛星免受嚴酷的太陽輻射的傷害。
  • 銀河系的「流浪行星」:磁場是地球400萬倍,正向太陽系高速移動
    銀河系的「流浪行星」:磁場是地球400萬倍,正向太陽系高速移動在宇宙當中,絕大多數的行星,自從誕生的一刻開始,通常就會圍繞著所在星系的恆星,開始不停地旋轉。而就在我們銀河系當中,也存在著一些「流浪行星」,其中就有這麼一顆,正在不斷地向我們的太陽系運動。這顆行星被編號為「SIMP J01365663+0933473」,是一顆質量非常大的巨行星,大概是太陽系中質量最大行星木星的12倍左右——但是它的直徑卻只有木星的1.2倍,可以說是一個特別「結實」的傢伙。