宇宙最大磁場地圖繪成 “隱形結構”現身

澳大利亞國家科學機構聯邦科學與工業研究組織（CSIRO）與平方公里陣列望遠鏡國際臺（SKAO）聯合公布了一幅迄今為止最為精細、規模最大的宇宙磁場地圖，將原本“看不見”的宇宙磁場結構以前所未有的細節呈現出來。這份名為 SPICE-RACS 的新地圖覆蓋范圍超過以往所有同類研究總和的五倍，被認為是理解宇宙中能量如何分布和傳輸的重要里程碑。

新成果依托位于西澳大利亞 Inyarrimanha Ilgari Bundara（ASKAP 運營基地）的 ASKAP 射電望遠鏡，該設施隸屬于 CSIRO，在“ASKAP 快速連續巡天計劃（RACS）”中負責大范圍掃描天空的射電信號。早在 2020 年，ASKAP 就曾完成當時規模最大、速度最快的射電巡天，為此次磁場繪制奠定了基礎。

研究團隊介紹，SPICE-RACS 地圖基于一個物理原理：光在穿過磁場時，其偏振會發生扭轉。通過測量來自宇宙各向的射電信號在傳播過程中的旋轉程度，并結合 ASKAP 記錄的數據，科學家得以反推這些磁場的位置與強度。項目負責人之一、現任 SKAO 調試科學家的 Alec Thomson 博士表示，這是研究人員首次能夠在如此大尺度上細致分析鄰近恒星間介質的結構，同時系統性地研究數量巨大的遙遠星系。

為構建這幅地圖，團隊對 RACS 巡天中探測到的幾乎所有星系資料進行了再處理?！拔覀儚?RACS 所探測到的每一個星系中提取了旋轉量測值，總數接近四百萬個對象，并重新處理 ASKAP 的原始數據，從而獲得一幅更完整的宇宙磁場圖像?！盩homson 說。在他看來，這為探索從銀河系局部環境到遙遠宇宙的磁結構提供了前所未有的樣本量。

科學界長期以來都認識到，磁場在塑造地球與宇宙環境方面發揮關鍵作用，卻一直難以直接觀測。例如，如果沒有地球外層的地磁場保護，來自太陽的高能粒子流（太陽風）將極大削弱地球的宜居性。然而，相較于重力或電磁輻射，人類對宇宙尺度磁場的起源和演化仍知之甚少，這主要是受限于觀測手段。

SKAO 首席科學家 Naomi McClure-Griffiths 教授指出，過去二十年間，天文學界基本依賴同一批有限的數據集來研究宇宙磁場，且這些數據甚至未覆蓋整個南天?！艾F在，我們終于可以在更完整的天空視角下，回答關于宇宙磁結構的一些‘大問題’?！彼f。借助 SPICE-RACS，科學家可研究銀河系與麥哲倫云等鄰近星系在銀河尺度上的相互作用，分析磁場在其中扮演的角色。

更重要的是，新地圖有望幫助回答“宇宙磁場何時出現”這一根本性問題。McClure-Griffiths 稱，以往研究者曾認為這類問題幾乎不可能通過觀測方式解決，而如今隨著高靈敏度大規模偏振巡天的出現，“這一看法已經不再成立”。通過統計不同時代、不同距離星系的磁場特征，研究人員有機會重建磁場在宇宙歷史中的生成與演化軌跡。

伴隨數據發布，CSIRO 還將相關數據集以開放形式對全球科研人員公開。參與項目的 CSIRO 天文學家 Tim Galvin 表示，無論是用于獨立研究，還是對既有結果進行復現驗證，任何團隊都可以自由訪問這些資源。他強調，開放數據不僅便于更多研究團隊挖掘新的科學問題，也有助于強化科學研究中“可重復性”這一核心原則。

CSIRO 的數據門戶平臺因此被視為一項重要科研基礎設施，既面向專業研究者，也歡迎對天文和科學數據有著好奇心≈的公眾深入探索。Galvin 指出，目前已經有多個研究團隊基于本項目數據開展工作，持續產出新的成果，這也進一步證明了這一資源庫的科學價值。

參與此次工作的國際合作團隊名為“宇宙磁偏振巡天（POSSUM）”合作組，由多國研究機構組成。盡管 SPICE-RACS 已被視作目前最全面的宇宙磁場圖之一，該團隊仍強調，這只是未來更大規模、更高精度觀測計劃的起點。隨著平方公里陣列望遠鏡等新一代射電設施全面投入運行，人類對宇宙隱藏磁結構的“地圖”預計將不斷擴展與更新。

據介紹，本研究成果已被《澳大利亞天文學會會刊》（Publications of the Astronomical Society of Australia）接收，但尚未完成同行評議流程。研究團隊和 CSIRO 在新聞稿中表示，后續將繼續對數據與方法進行完善，期待全球科研社區在此基礎上提出更多問題與解釋，以加深人類對宇宙磁場及其在宇宙演化中作用的認識。