天文學家發現了一個古老星系的磁場，揭示了早期宇宙的宇宙演化和恆星形成過程。天文學家利用阿塔卡馬大毫米波/亞毫米波陣列（ALMA）探測到了一個星系的​​磁場，這個星系非常遙遠，它的光經過了110多億年才到達我們這裡：我們看到的是宇宙剛誕生25億年時的樣子。這結果為天文學家提供了一個重要線索，讓他們了解像我們銀河系這樣的星系的磁場是如何形成的。

這張圖片顯示的是遙遠的9io9 星系的磁場方向，當時宇宙的年齡只有現在的20%–這是迄今為止探測到的最遠的星系磁場。9io9 星系中的塵粒在某種程度上與星系磁場的方向一致，因此它們會發出偏振光，這意味著光波會沿著一個偏好的方向而不是隨機地擺動。ALMA偵測到了這個偏振訊號，天文學家可以據此推導出磁場的方向，這裡顯示的是疊加在ALMA影像上的彎曲線條。圖片來源：ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/J. Geach et al.

天文學家利用ALMA探測到了一個星系的​​磁場，這個星系非常遙遠，它的光線需要110多億年的時間才能到達我們這裡。在此之前，我們從未在如此遙遠的地方探測到一個星系的​​磁場。這段影片總結了這項發現。資料來源：歐洲南方天文台

宇宙中的磁場

宇宙中的許多天體都有磁場，無論是行星、恆星或星系。英國赫特福德大學（University of Hertfordshire）天文物理學教授詹姆斯-蓋奇（James Geach）說：”很多人可能不知道，我們的整個銀河系和其他星係都佈滿了磁場，橫跨數萬光年。”他是最近發表在科學雜誌《自然》（Nature）上的這項研究的第一作者。

美國史丹佛大學研究員恩里克-洛佩茲-羅德里格斯（Enrique Lopez Rodriguez）也參與了這項研究，他補充說：「儘管這些場對星系的演化非常重要，但我們實際上對它們是如何形成的知之甚少。目前還不清楚星系中的磁場在宇宙生命的早期是如何形成的，也不清楚形成的速度有多快，因為到目前為止，天文學家只繪製了離我們很近的星系的磁場圖。”

這張紅外線影像顯示的是遙遠的9io9 星系，在這裡可以看到一個紅色的弧線圍繞著附近一個明亮的星系。附近的這個星係就像一個重力透鏡：它的質量使周圍的時空彎曲，使背景中來自9io9 的光線彎曲，因此它的形狀發生了扭曲。這張彩色圖片是將歐洲南方天文台（ESO）位於智利的可見光和紅外線天文巡天望遠鏡（VISTA）和位於美國的加拿大-法國-夏威夷望遠鏡（CFHT）拍攝的紅外線影像結合在一起的結果。圖片來源：ESO/J. Geach et al.

恆星形成的作用與未來研究

現在，利用歐洲南方天文台（ESO）的合作夥伴–ALMA，Geach 和他的團隊在一個遙遠的星系中發現了一個完全形成的磁場，其結構與在附近星系中觀測到的類似。這個磁場比地球磁場弱1000倍，但卻延伸了16,000多光年。

蓋奇解釋說：「這項發現為我們提供了新的線索，讓我們了解星系級磁場是如何形成的。在宇宙歷史的這麼早階段就觀測到一個發育完全的磁場，表明當年輕星系仍在成長時，橫跨整個星系的磁場可以迅速形成。”

研究小組認為，早期宇宙中恆星的密集形成可能對加速磁場的形成有了一定的作用。此外，這些星場也會反過來影響後代恆星的形成方式。該發現的合著者、歐洲南方天文台天文學家羅布-艾維森（Rob Ivison）說，這一發現打開了”一扇了解星系內部運作的新窗口，因為磁場與正在形成新恆星的物質有關”。

這段影片把我們從銀河系的家帶到了一個遙遠的星系–9io9。我們首先看到的是可見光下的夜空，最後到達9io9 星系時，我們切換到了紅外光。在這裡，銀河系呈現出一條微弱的淡紅色弧線，圍繞著附近一個明亮的星系。然後我們看到的是毫米波長的9io9 的ALMA 影像，磁場的方向以疊加曲線表示。資料來源：ESO/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/DESI/CFHT/N. Risinger (skysurvey.org)/J. Geach et al.

探測遙遠磁場的技術

為了進行這項探測，研究團隊搜尋了遙遠星系9io9 中塵埃粒子發出的光線。星系中佈滿了塵埃粒子，當磁場存在時，塵埃粒子會趨於排列整齊，它們發出的光線也會變得偏振。這意味著光波會沿著一個偏好的方向振盪，而不是隨機的。當ALMA探測到並繪製出來自9io9的偏振訊號時，首次證實了在一個非常遙遠的星系中存在磁場。

蓋奇說：”任何其他望遠鏡都無法做到這一點。希望透過這次和未來對遙遠磁場的觀測，這些基本的星系特徵是如何形成的謎團將開始揭開。”