曉查 發自 凹非寺
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好消息！
“中國天眼”FAST又有新的重大發現，而且還登上了最新一期的Nature封面。
這一次，由國家天文台慶道沖、李菂上司的國際合作團隊，利用FAST測量了450光年外星雲内部的磁場。
他們的觀測結果或将颠覆科學家恒星形成理論，也許恒星形成速度比我們想象的快10倍。
△ FAST探測分子雲磁場，圖檔來自國家天文台
中科院國家天文台在新聞釋出會上表示，這是利用原子輻射手段探測分子雲磁場的從0到1的突破。
馬克斯·普朗克天體實體研究所的Paola Caselli教授說：“如果其他氣體雲中的情況也證明如此，那麼對恒星形成研究領域來說，（這一發現）将是革命性的。”
△ FAST（500米口徑球面射電望遠鏡），圖檔來自新華社
FAST發現了什麼
長期以來一直認為，天文學家一直認為恒星的形成需要數百萬年。而在星雲坍縮成恒星的過程中，磁場起到關鍵作用。
法拉第用自制線圈測量磁場，但我們顯然不可能把天線伸到外太空。好在有塞曼效應可以讓我們間接測量磁場。
所謂“塞曼效應”，是指光譜的一條線在磁場作用下分裂成多條線的現象，通過測量多條線之間的頻率差，就可以算出磁場的強度。
△ 塞曼效應示例：A為無磁場時的光譜，B和C為有磁場時的光譜
對于星雲來說，塞曼效應主要發生在無線電波頻段，而FAST正是全球最靈敏的射電望遠鏡。
但是星雲中的塞曼效應實在太弱了。
2003年，李菂和Paul Goldsmith提出了一種HI窄自吸收 (HINSA) 技術，解決了這一問題。
HINSA是由氫原子與氫分子碰撞冷卻而産生的無線電信号。HINSA對磁場的反應也相對較強，比一般的分子信号強5~10倍。
是以HINSA的塞曼效應被認為是研究星雲中磁場的有力工具。
此前，科學家們用其他射電望遠鏡研究了450光年外L1544分子雲，分别測量了它外層和核心的磁場強度。
△ L1544分子雲，圖檔來自ESA
它們發現，在外層，磁力占據着主導作用，而核心雖然磁力更強，但分子密度也更大，是以萬有引力占主導作用。
還缺少的就是介于外層和核心之間中間層的資料，FAST承擔了測量這一區域磁場的任務，首次實作了HINSA塞曼效應的探測。
結果國家天文台團隊發現，中間層的磁場強度為4微高斯，隻有地球磁場的600萬分之一，而且并不比分子雲外層強。
“如果要抵禦密度增加100倍帶來的引力，磁場需要更強，但這并沒有發生”，李菂說。
也就是說，星雲中的磁力可以抵禦引力的地方應該更靠近外層而不是核心，星雲坍縮成恒星所需的時間也比之前預測得要少得多。
論文第一作者慶道沖表示，這一發現意味着，氣體雲的進化成恒星胚胎的速度比之前想象的要快10倍。
星際磁場如何消散導緻星雲坍塌，目前仍然是恒星形成中的未解之謎。
長期以來，天文學家都認為主要是雙極性擴散将中性粒子從等離子體中分離出來，導緻的引力坍縮發生。
而最新發現指出磁場消散發生在分子雲表層的形成過程中，其中可能存在與雙極性擴散不同的機制。
FAST再立新功
就在FAST新發現登上Nature封面的前一天，中國科學院國家天文台舉行新聞釋出會，介紹了FAST去年在國際天文前沿領域取得的重要科學成果。
△ 國家天文台新聞釋出會現場，圖檔來自新華社
除了中性氫譜線測量星際磁場外，FAST還有以下重大發現：
1、在約50天内探測到1652次爆發事件，獲得迄今最大的快速射電暴爆發（FRB）事件樣本，超過此前本領域所有文章發表的爆發事件總量，研究論文于去年10月14日發表在Nature上。
2、截至目前，FAST共發現約500顆脈沖星，成為世界上發現脈沖星效率最高的裝置。
國家天文台表示，2021年，基于超高靈敏度的明顯優勢，FAST已成為中低頻射電天文領域的觀天利器。
FAST過去一直是尋找脈沖星的主要力量。這次新的研究結果表明，FAST也能參與包括恒星形成等天文學問題。
中國科學院院士、國家天文台台長常進表示，未來FAST将緻力于尋找小于1毫秒的亞毫秒脈沖星，這也是全世界都在找的一種系統。
另外，FAST還計劃在2022年給全國中國小生開放1%的觀測時間，由中國小生提出科學想法，由天文學家幫助他們來實作。
團隊簡介
本文第一作者是來自中國台灣清華大學的慶道沖，2017年應征來國家天文台工作。
△ 慶道沖，圖檔來自ETtoday網站
畢業時，他在台灣和大陸都有投履歷，但最後隻收到國家天文台的回複，
對于能到天眼工作，慶道沖感到非常興奮，因為這對他來說是一份“夢幻工作”。
本文通訊作者是國家天文台FAST首席科學家李菂。他大學就讀于北京大學，後來赴美國康奈爾大學攻讀博士學位。畢業後在美國史密松天體實體中心、NASA噴氣推進實驗室工作。
△ 李菂在《開講啦》演講，圖檔來自央視
2012年，李菂回到國内，進入中科院國家天文台，2015年任FAST工程副總工程師，2018年成為FAST首席科學家。