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中大顛覆主流 揭磁場「催生」甯P

2017-06-21
■研究團隊成員合照。左起:樊曉丹、李華白、蔣杭進。校方供圖■研究團隊成員合照。左起:樊曉丹、李華白、蔣杭進。校方供圖

香港文匯報訊(記者 柴婧)當銀河中的緻密星雲氣體密度提高,便會於自身重力作用下不斷塌縮,透過核聚變釋放龐大能量,成為能持續發光發熱的甯P。不過,宇宙間大小及年齡相同的星雲氣體,其甯P形成率卻相差甚遠,當中玄機一直是天文學家的未解之謎。中文大學物理系助理教授李華白與統計學系副教授樊曉丹的跨學科團隊合作,就有關磁場(magnetic fields)對甯P形成的作用進行分析,成功以統計數據驗證,磁場才是影響甯P形成率的主要因素,顛覆以往主流的「湍流」理論,相關成果已於6月19日刊登於《自然天文》(Nature Astronomy)。

天文學界主流理論一直認為,星雲氣體流動時的湍流(turbulence)會左右重力塌縮效果,是影響甯P形成率的主要因素;然而亦有觀察發現,在湍流力量沒有明顯不同的地方,甯P數量卻可以大不相同,反映「湍流」理論仍有所不足。

星雲磁場平行 較易誕甯P

而李華白團隊率先嘗試以銀河中無處不在的磁場作為研究方向,發現星雲的延伸方向,主要與磁場垂直或平行,而與磁場平行的星雲,也普遍擁有更高的甯P形成率。有關初步發現顛覆了傳統甯P形成模型關於湍流的主流認知。

有鑑於此,其團隊遂與統計學者樊曉丹和其博士生蔣杭進合作,針對性作專業統計分析及驗證,進一步證實了磁場是影響甯P形成率的主要因素。

就與磁場平行的星雲較易形成甯P的原因,李華白解釋說,如以多束平行並拉緊的橡筋比作磁場,磁場愈強即橡筋愈多,垂直於「橡筋」的活動均會被其張力抵抗,「而星雲就像一個圓柱體,被大量的橡筋穿越。當圓柱體和橡筋垂直排列時會接觸到最多的橡筋,也就是遇到最大的張力;相反,平行於磁場的圓柱體內則有最少的橡皮筋,代表愈少的張力去反抗重力塌縮,故能形成愈多的甯P。」

研究團隊會繼續進行數值模擬,以進一步計算甯P形成率。

此外,團隊正建構新的星雲磁場探測儀,預計2019年裝置於智利Atacama沙漠的日本製遠紅外線望遠鏡上。

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