银河系的磁场是什么样子？
关于地球的磁场 ， 相信大多数人都不会感到陌生 ， 并不是孤立存在的地球磁场 ， 为地球上的生命有效地阻止了太阳风的长驱直入 。 而地球所在的银河系也同样拥有自己的磁场 ， 并且 ， 一个星系的磁场可能影响的范围就更大了 ， 足以跨越不同强度、乃至不同距离尺度上的各种天体物理过程 。 而磁场自然也有强弱之分 ， 事实上 ， 银河系的磁场就要比地球磁场弱几千倍 ， 那你知道银河系的磁场到底是什么样子吗？
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脉冲星提供了银河系磁场的重要信息
简单来说 ， 科学家们之所以能够绘制出3D银河系磁场图 ， 其原理本质上就是通过在银河系中广泛分布着的脉冲星来实现的 。 众所周知 ， 只要是可见宇宙组成部分中的物质类型 ， 都会在空间中留下追踪其存在的痕迹 。 而脉冲星的无线电波发射情况 ， 便会因为银河系空间中存在的中间物质而受到干扰 。
这大概就是所谓的每个独立事物的存在总具有多面性 ， 而它的性质到底是有益、还是存在弊端 ， 则要看你研究的主要对象是什么 。 没错 ， 对于单纯性的研究宇宙空间中的脉冲星而言 ， 不管是银河系空间中存在的磁场 ， 还是离散的自由电子 ， 它们都需要在进行矫正之后 ， 才能更有利于进行脉冲星的相关研究 。
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在银河系空间中 ， 沿着磁轴发射电磁能的脉冲星为银河系磁场提供了关键信息 。
但是 ， 这对于研究我们现在关注的银河系磁场来说 ， 这些干扰信息则为这项研究提供了：我们无法通过其他方式获取到的重要信息 。 或许你有所不知 ， 当脉冲星发出无线电波的时候 ， 一旦其穿过银河系的时候被自由电子接入 ， 该电波本身便会因此而受到一种特殊的影响 ， 而这种特殊的影响被科学家们称为“弥散” 。
由于低频无线电波的到达时间 ， 又会比高频无线电波到达需要耗费的时间更长 ， 于是这两者之间的差异就形成了所谓的DM（色散测量） 。 天文科学家们就是通过DM值来了解脉冲星的距离 ， 又或是宇宙某个特定空间中星际介质的密集程度 。 由此可见 ， 尽管是一些看似细微的数据变化 ， 其背后往往都蕴藏着许多我们暂时还不得而知的重要信息 。
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图中表示了太阳在银河系中的位置 ， 以及该星系的主要结构组成部分 。
脉冲星的异常情况被射电望远镜捕获
一般情况下 ， 脉冲星的发射规律往往都是偏振的形态 ， 但是 ， 一旦这些偏振光经过的磁场中有等离子体存在的时候 ， 其原本的旋转平面便会因此而发生旋转 。 科学家们正是观察到了这一反常现象 ， 并且 ， 特意将这样的现象称为法拉第旋转效应 。 而人类研究出来的射电望远镜 ， 就可以对此类特殊的旋转方式进行测量 。
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脉冲星属于高速自转的中子星 ， 转轴与磁极（各有一个辐射波束）轴存在夹角 。
于是 ， 一种被称为RM（法拉第旋转测量）的测量方式便诞生了 。 我们可以在对脉冲星的实际测量中发现这样的规律 ， 倘若绝对RM越大 ， 则意味着它与银河系平面之间的距离相对更远 ， 以及该空间中同时存在着较为强大的磁场强度、又或是更大量级的电子数 。 科学家们就是通过射电望远镜的这种测量方式 ， 了解到特定空间中的磁场强度和其中所拥有电子的大概数量 。
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分布上以荷兰为核心的欧洲射电望远镜低频阵列 ， 工作于250MHz以下的无线电频率 。
3D形式的银河系磁场图是怎么构建的
科学家们创建3D形式银河系磁场图的方式 ， 就是将收集到的脉冲星的旋转测量值和色散值进行除法运算 。 从而得到了分布在银河系空间中的每个脉冲星 ， 其平均磁场强度具体是多大 。 于是 ， 就这样由点及面 ， 银河系地图上的每一个点 ， 其实就是每个脉冲星的测量值 。
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此幅3D银河系磁场图中使用到的数据 ， 均为脉冲星在当前条件下得到的测量值 。
当我们从另一个角度来看 ， 当银河系的磁场被立体地呈现出来的时候 ， 其实也就相当于宇宙空间中银河系的样子就是这样 。 3D银河系磁场图的中间水平部分就是星系的平面 ， 其中深浅不同的红色示意了 ， 指向地球方向的银河系磁场强度是增强的趋势；而深浅不一的蓝色部分 ， 则表示的是远离地球方向的银河系磁场强度 。
简而言之 ， 对于3D银河系磁场地图中电子密度和磁场结构的重建 ， 主要是通过对大量脉冲星进行测量实现的 。 这幅银河系磁场图 ， 不仅是脉冲星的方向目录 ， 更让我们了解到了银河系的磁场强度 ， 是如何随着银河系旋臂所在位置的距离变化而减小 。 当然 ， 由于涉及到的数据只包含了137个脉冲星的信息 。 所以 ， 这还不是一个完整的3D银河系磁场地图 ， 科学家们还将在之后的时间里使用更多的映射方法 ， 以获取到更多的脉冲星数据 。
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处于计划阶段中的平方公里阵列（SKA） ， 将为人类收集天文学中所有最高分辨率的图像 。
人类为什么要研究脆弱的银河系磁场
的确 ， 我们人类所生活的地球就拥有自己强大的磁场 。 虽然 ， 地球也只是银河系种的渺小存在体 ， 但整个银河系的磁场却比地球弱了几千倍 。 然而 ， 这并不代表着我们就不应该花更多的时间 ， 来了解银河系磁场的相关内容 。
毕竟地球的内部空间中存在的物质种类 ， 与银河系这个更大的空间中所包含的物质类型并不在一个量级上 。 简而言之 ， 不同空间范围内存在的物体类型不同 。 我们人类对地球的深入了解 ， 主要是为了将人类未来的生存风险 ， 以及可能经历的变化进行了解 。
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然而 ， 银河系的磁场则可能蕴藏着许多地球磁场无法提供给我们的重要信息 。 比如 ， 银河系磁场不仅可以帮助我们实现对宇宙射线的有效追踪 ， 与此同时 ， 它还跟星系中恒星的形成过程、乃至其他天体物理过程经历的演化路径有关 。 当然 ， 对于大多数非天文工作者的普通人而言 ， 我们并不了解宇宙射线所遵循的路径 ， 其实就是由星系磁场所决定的 。
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【银河系的磁场是什么样子？】而科学家们研究遥远宇宙空间中的宇宙射线源 ， 比如 ， 银河系中活跃的原子核 ， 便可以通过银河系磁场的强弱获得更好地研究效果 。 与此同时 ， 虽然我们目前并不清楚星系的磁场强度 ， 到底在该空间中恒星的形成中扮演着多么重要的角色 ， 但至少可以确定的是磁场强度会对分子云产生影响 。 也就是说 ， 对银河系磁场所进行的研究 ， 同时还有助于理解宇宙基本组成物质恒星的形成过程 。
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