Ein Korb voller wichtiger Erfolge! Chinas Sky Eye stellt Standardmodell des interstellaren Magnetfelds in Frage

Der „große Topf“ in Guizhou hat in letzter Zeit viele „köstliche Gerichte“ hervorgebracht.

Am 6. Januar veröffentlichte das Magazin Nature als Titelartikel die neuesten Ergebnisse des Five-hundred-meter Aperture Spherical Radio Telescope (FAST), bekannt als „China Sky Eye“.

Bei diesem Erfolg nutzte ein internationales Kooperationsteam unter der Leitung von Li Di, einem Forscher am Nationalen Astronomischen Observatorium der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, die FAST-Plattform und die ursprüngliche Methode der schmalen Linien-Selbstabsorption von neutralem Wasserstoff, um erstmals hochzuverlässige Messergebnisse für den Zeeman-Effekt in der protostellaren Kernhülle zu erhalten.

Die Studie ergab, dass das interstellare Medium eine kohärente Magnetfeldstruktur aufweist, die sich von der Vorhersage des Standardmodells unterscheidet, und liefert damit wichtige Beobachtungsbeweise für die Lösung des „Magnetflussproblems“, eines der drei klassischen Probleme der Sternentstehung.

Das Coverdesign des Magazins Nature zeigt das interstellare Medium und das Magnetfeld in der Molekülwolkenregion Taurus. Die Kurve ist die vom Planck-Satelliten gemessene Karte der Magnetfeldrichtung, und der Hintergrundnebel stammt aus dem Staubbild, das vom Herschel-Weltraumteleskop aufgenommen wurde.

[Große Errungenschaft, die das Standardmodell des interstellaren Magnetfelds in Frage stellt]

Magnetfelder spielen eine wichtige und komplexe Rolle bei der Entstehung von Sternen, Planeten und Leben.

Das „Magnetflussproblem“ ist eines der drei klassischen Probleme bei der Sternentstehung. Die Messung der interstellaren Magnetfeldstärke von Molekülwolken ist eine gemeinsame Herausforderung für die weltweite astronomische Gemeinschaft.

Sterne entstehen in Molekülwolken, wo dichte Regionen kollabieren und schließlich Sterne bilden.

Das Standardmodell stellarer Magnetfelder geht davon aus, dass Magnetfelder und Schwerkraft bei der Sternentstehung entgegengesetzte Kräfte sind. In Gebieten mit hoher Molekülwolkendichte ist das Magnetfeld umso stärker, je höher die Schwerkraft ist.

Nach diesem Modell wirken Schwerkraft und Magnetfelder so stark, dass es zig Millionen Jahre dauert, bis ein Stern entsteht.

Die Stärke des interstellaren Magnetfelds in Molekülwolken zu messen, ist keine leichte Aufgabe. Zurzeit ist der „Zeeman-Effekt“ das einzige Mittel zur Messung der magnetischen Feldstärke.

Um das interstellare Magnetfeld besser messen zu können, verfolgte Li Dis Team einen anderen Ansatz und entwickelte eine neuartige Methode zur Messung des interstellaren Magnetfelds durch Messung der Spektrallinien von Wasserstoffatomen – die Methode der schmalen Selbstabsorption von neutralem Wasserstoff.

Mithilfe von FAST haben die Forscher die magnetische Feldstärke der Hülle der Molekülwolke L1544 gemessen und konnten mit der ursprünglichen Methode der schmalen Selbstabsorption von neutralem Wasserstoff erstmals den Zeeman-Effekt nachweisen. Darüber hinaus gelang ihnen ein Durchbruch von „0 auf 1“ bei der Nutzung atomarer Strahlung zur Erkennung des Magnetfelds von Molekülwolken.

Die Forscher stellten fest, dass das interstellare Medium im Gegensatz zu den Vorhersagen des Standardmodells eine grundsätzlich konsistente und kohärente Magnetfeldstruktur aufweist, vom kalten neutralen Gas in der äußeren Peripherie des Sterns bis zum protostellaren Kern.

„Daher haben wir die Zeit für die Sternentstehung von mehreren zehn Millionen Jahren auf Millionen von Jahren reduziert“, sagte Li Qi.

Bild von TuChong Creative

[Im Jahr 2021 ein Korb wissenschaftlicher Errungenschaften]

Weitere Entdeckung von Millisekundenpulsaren;

Das neutrale Wasserstoffspektrum von FAST hat erhebliche Fortschritte bei der Messung interstellarer Magnetfelder erzielt.

Die bislang größte Stichprobe schneller Radioburst-Ereignisse wurde erhalten.

Das vollständige Energiespektrum und die Doppelspitzenstruktur der schnellen Radioburst-Rate werden erstmals enthüllt

…

Im Jahr 2021 erzielten Wissenschaftler mithilfe des „China Sky Eye“ FAST eine Reihe wichtiger wissenschaftlicher Forschungsergebnisse.

Links: Energieverteilung der durchschnittlichen stündlichen Burst-Rate des schnellen Radiobursts FRB 121102. Bei 90 % Erfassungsvollständigkeit am niederenergetischen Ende wurde gemessen, dass die Burst-Rate unterhalb der charakteristischen Energie E0=4,8x1037erg zu sinken begann, was eine komplexe Energieverteilung zeigt.

Rechts: Eine künstlerische Darstellung der Beobachtung eines schnellen Radioblitzes durch FAST. Die Impulse im Bild stammen aus realen Daten der FAST-Beobachtung von FRB121102.

Bildrechte: National Astronomical Observatory

Links: PSR J0318+0253-Position und integriertes Pulsprofil. a) Das integrierte Profil des Radiobandes aus der einstündigen Tracking-Beobachtung durch FAST; b) Das integrierte Pulsprofil von Gammaphotonen, das durch Faltung der über 9 Jahre gesammelten Daten von Fermi-LAT erhalten wurde.

Rechts: Künstlerische Darstellung der FAST-FermiLAT-Kollaboration bei der Durchführung von Pulsarbeobachtungen, Titelbild der Science China-Ausgabe 12, 2021.

Bis heute hat FAST etwa 500 Pulsare entdeckt und ist damit seit seiner Inbetriebnahme das effizienteste Gerät der Welt zur Pulsarentdeckung.

Wang Pei, ein assoziierter Forscher am National Astronomical Observatory, gab bekannt, dass die FAST-Multiwissenschaftszieldurchmusterung mindestens sechs neue schnelle Radioblitze entdeckt habe und einzigartige Beiträge zur Enthüllung des Mechanismus dieses mysteriösen Phänomens im Universum und zur Weiterentwicklung dieses neuen Feldes der Astronomie leiste.

Panoramablick auf das „China Sky Eye“, aufgenommen am 19. Dezember 2021 (aufgenommen während Wartungsarbeiten, Drohnenfoto). Foto: Xinhua News Agency-Reporter Ou Dongqu

【Erweiterte Lektüre】

Das Five-hundred-meter Aperture Spherical Radio Telescope (FAST), bekannt als „China Sky Eye“, ist ein riesiges Auge zur Himmelsbeobachtung und ein nationaler Schatz. Das China Sky Eye wurde am 25. September 2016 fertiggestellt und in Betrieb genommen. Es hat die nationale Abnahme bestanden und wurde am 11. Januar 2020 offiziell eröffnet. Es ist derzeit das größte und empfindlichste Radioteleskop der Welt.

Panoramablick auf das „China Sky Eye“, aufgenommen am 19. Dezember 2021 (aufgenommen während Wartungsarbeiten, Drohnenfoto). Foto: Xinhua News Agency-Reporter Ou Dongqu

Seit FAST im Januar 2020 die nationale Zulassung erhalten hat, haben sich seine Betriebseffizienz und -qualität kontinuierlich verbessert, mit einer jährlichen Beobachtungszeit von mehr als 5.300 Stunden. Im März 2021 wurde FAST offiziell für den weltweiten Austausch geöffnet und 27 internationale Projekte aus 14 Ländern (ohne China) wurden genehmigt und begannen mit wissenschaftlichen Beobachtungen.

Aufgrund seines offensichtlichen Vorteils der ultrahohen Empfindlichkeit hat sich FAST zu einem leistungsstarken Instrument für die Himmelsbeobachtung im Bereich der Mittel- und Niederfrequenz-Radioastronomie entwickelt und wird in Zukunft weitere wissenschaftliche Ergebnisse hervorbringen , die das menschliche Verständnis des Universums vertiefen werden.

Freuen wir uns gemeinsam darauf!

Umfassende Quellen: Nachrichtenagentur Xinhua, Nationales Astronomisches Observatorium der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, Science and Technology Daily, China Science Daily usw.

Das Urheberrecht der Bilder liegt bei der Nachrichtenagentur Xinhua, dem National Astronomical Observatory usw. Bitte kontaktieren Sie uns, wenn eine Verletzung vorliegt.