研究證實恆星形成區有沙漏狀磁場(轉)

中研院跨國研究證實恆星形成區有沙漏狀磁場

天文科學家二十多年前有關恆星形成區域附近會有沙漏狀磁場分佈的推論，
最近在中央研究院天文暨天文物理研究所在美國史密松天文台進行的跨國合
作研究觀測獲得證實，即夏季星座「英仙分子雲區」內有兩個「原恆星」形
成，預期大約一百萬年後會有兩個類似太陽的恆星在那裡發亮。

由西班牙、台灣和美國天文學家組成的一個研究小組，透過美國史密松天文
台（SAO：SmithsonianAstrophysical Observatory）與中研院天文所籌備
處合作興建的次毫米波陣列（Submillimeter Array簡稱SMA ）望遠鏡觀測
，首度發現恆星形成區域中確實存在著分佈如沙漏狀的磁場的證據，證實理
論天文學家長期以來的預測，研究結果已經刊登在上週八月十一日出刊的國
際知名雜誌「Science（科學）」上。

台、西、美三國跨國研究小組是使用次毫米波陣列研究一個稱為NGC 1333
IRAS 4A的原恆星系統時，獲得前述發現。研究成員有西班牙Catalonia太空
研究所的Josep Girart（曾為中研院天文所特聘研究員兼籌備處主任賀曾樸
指導的博士生）、中研院天文所的印度籍工程師藍普沙‧羅Ramprasad Rao
以及美國哈佛史密松天文物理中心的馬隆Daniel P.Marrone。

中研院天文所助研究員呂聖元指出，恆星從誕生到有行星系統，須時超過千
萬年，初步形成則須大約兩百萬年，理論天文科學家曾推論恆星形成過程，
磁場扮演重要角色，但一直有爭議，推論的理由是誕生後的「原恆星」埋在
分子雲系裡，恆星燃燒會使旁邊的氣體即星際塵埃加熱，而有熱輻射，所在
的區域雲氣就比較熱。

而由兩顆原恆星組成的NGC 1333 IRAS 4A天體，是天文學上稱為「英仙分子
雲區」（Perseus molecularcloud complex）的一部份。「英仙分子雲區」
位於夏季七、八月可見星座英仙座方向，距地球約七百二十光年，匯聚了相
當於十三萬個太陽質量的氣體與塵埃，是活躍的恆星形成區域，由於它靠近
地球且年齡較輕，所以成為研究恆星形成的理想實驗室。

中研院指出，理論天文學家預言塌縮中的分子雲核─即恆星形成的種子─必
須克服自身磁場所提供的支撐，才能形成恆星。科學家認為，在這個過程中
，由重力產生的向內拉力與磁場產生的向外推力彼此抗衡，使得塌縮的分子
雲核內的磁場彎曲形成沙漏狀圖案。

測量台、西、美三國跨國合作觀測的結果顯示，在星際雲團
(interstellar cloud clump)裡的物質濃密得足以使雲團產生重力塌縮，並
在過程中使磁場彎曲。研究也發現儘管磁場使重力塌縮減緩，IRAS 4A天體
的密度仍足以讓重力塌縮繼續。因此，預估大約一百萬年後，在目前還只有
一團星際塵埃與雲氣的區域，會有兩顆類似太陽的恆星在那裡發亮。

中研院引述馬隆的解釋說，台、西、美三國跨國研究小組選擇觀測這個系統
，是因為先前的研究已經強烈暗示那裡有一個沙漏狀的磁場，而次毫米波陣
列提供研究團隊確認這個磁場存在所需要的高解析度與高靈敏度。

觀測IRAS4A天體發出的塵埃輻射發現，由於雲核內磁場與塵粒平行，研究人
員能透過測量塵埃輻射中的極化現象來描繪磁場的分佈並估計它的強度；次
毫米波陣列具備測量極化現象的特別性能，使研究團隊能直接看見磁場形狀
，是證實理論預言磁場結構的第一個經典範例。