普朗克太空望远镜揭示了银河系的磁力线

普朗克（Planck）卫星所看到的银河系的磁场，这是欧洲航天局（NASA）对NASA的重大贡献。该图像是根据银河系中星际尘埃发出的偏振光的首次全天观测结果汇编而成的。图像

普朗克太空望远镜的一张新的类似指纹的地图揭示了银河系的磁力线，使天文学家能够研究磁场的结构并更好地了解恒星形成的过程。

来自ESA的普朗克卫星的新图像揭示了我们银河系的磁场。这张图片是根据银河系中星际尘埃发出的“偏振”光的首次全天候观测而汇编的。

光是一种非常熟悉的能量形式，但是它的某些属性几乎对人类的日常体验都是隐藏的。其中之一-极化-携带了大量有关沿光线路径发生的情况的信息，并且可以被天文学家利用。

可以将光描述为一系列电场和磁场波，它们在彼此成直角且与其传播方向成直角的方向上振动。

通常，这些磁场可以在所有方向振动。但是，如果它们碰巧在某些方向上优先振动，我们就说光是“偏振的”。例如，当光线从反射镜（如镜子）或大海反射回来时，可能会发生这种情况。可以使用特殊的滤光片吸收这种偏振光，这是偏振太阳镜消除眩光的方式。

在太空中，恒星，气体和尘埃发出的光也可以通过各种方式偏振。通过测量这种光的极化量，天文学家可以研究引起极化的物理过程。

特别地，极化可以揭示出介质光已经传播通过的磁场的存在和性质。

此处显示的地图是使用普朗克探测器作为偏光太阳镜的天文等效物获得的。这张新图片中的漩涡，环和拱形描绘了我们家庭银河系银河系中的磁场结构。

除了上千亿颗恒星外，我们的银河还充满了气体和尘埃的混合物，而气体和尘埃是恒星诞生的原料。即使微小的尘埃颗粒非常冷，它们的确会发光，但是发出的波长非常长-从红外到微波。如果晶粒不对称，则更多的光平行于晶粒的最长轴振动，从而使光偏振。

如果整个尘埃云的方向是随机的，则不会看到净极化。但是，由于与光子和快速移动的原子碰撞，宇宙尘埃颗粒几乎总是以每秒数千万次的速度快速旋转。

然后，由于银河中的星际云被磁场穿透，旋转的尘埃粒子优先排列成其长轴垂直于磁场方向。结果，在发射的光中存在净偏振，然后可以对其进行测量。

这样，天文学家可以使用来自尘粒的偏振光来研究银河磁场的结构，尤其是研究投射在天空平面上的磁力线的方向。

在新的普朗克图像中，较暗的区域对应于更强的极化发射，并且条纹指示了投射在天空平面上的磁场方向。由于银河系的磁场具有3D结构，如果磁力线沿视线高度混乱，则很难解释其净取向，例如，看穿缠结的弦线球并试图感知一定的净对准。

但是，普朗克图像显示，银河磁场的某些部分存在大规模组织。

水平穿过中心的暗带对应于银河系飞机。在这里，极化显示出大角度尺度上的规则图案，这是由于磁场线主要平行于银河系的平面所致。

数据还揭示了附近气体和尘埃云中极化方向的变化。可以在平面上方和下方的缠结特征中看到，在该处局部磁场特别混乱。

刚刚提交给《天文学与天体物理学》杂志的四篇文章对普朗克的银河极化数据进行了分析，但是研究银河系的磁场并不是普朗克科学家对这些数据感兴趣的唯一原因。隐藏在我们银河前景发射背后的是来自宇宙微波背景（CMB）的原始信号，这是宇宙中最古老的光。

普朗克已经对CMB的亮度进行了前所未有的详细映射，科学家现在正在仔细研究数据，以测量这种光的偏振。这是普朗克飞行任务的主要目标之一，因为它可以为宇宙诞生后立即在其内部产生的引力波提供证据。

2014年3月，来自BICEP2合作组织的科学家声称使用地面望远镜在单个微波频率下观察天空斑块时，首次检测到这种信号。至关重要的是，该主张基于这样一个假设，即该地区的前台极化辐射几乎可以忽略不计。

今年晚些时候，与普朗克合作的科学家将根据普朗克对七种不同频率覆盖整个天空的偏振光的观测结果发布数据。多频数据应使天文学家能够从薄弱的原始极化信号中可靠地分离出任何可能的前景污染。

这将使人们能够对宇宙的早期历史进行更详细的研究，从宇宙发展不到一秒钟的加速膨胀到几亿年后的第一颗恒星诞生的时期。

这张图片基于ESA的普朗克卫星的数据，这些数据发表在四篇提交给《天文学与天体物理学》杂志的文章中。可以在以下位置找到研究的PDF副本：

图像：ESA与普朗克合作