天文学家发现了一个古老星系的磁场，揭示了早期宇宙的宇宙演化和恒星形成过程。天文学家利用阿塔卡马大毫米波/亚毫米波阵列（ALMA）探测到了一个星系的磁场，这个星系非常遥远，它的光经过了110多亿年才到达我们这里：我们看到的是宇宙刚刚诞生25亿年时的样子。这一结果为天文学家提供了重要线索，让他们了解像我们银河系这样的星系的磁场是如何形成的。

这张图片显示的是遥远的 9io9 星系的磁场方向，当时宇宙的年龄只有现在的 20%--这是迄今为止探测到的最远的星系磁场。9io9 星系中的尘粒在某种程度上与星系磁场的方向一致，因此它们会发出偏振光，这意味着光波会沿着一个偏好的方向而不是随机地摆动。ALMA探测到了这种偏振信号，天文学家可以据此推算出磁场的方向，这里显示的是叠加在ALMA图像上的弯曲线条。图片来源：ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/J. Geach et al.

天文学家利用ALMA探测到了一个星系的磁场，这个星系非常遥远，它的光线需要110多亿年的时间才能到达我们这里。在此之前，我们从未在如此遥远的地方探测到一个星系的磁场。这段视频总结了这一发现。资料来源：欧洲南方天文台

宇宙中的磁场

宇宙中的许多天体都有磁场，无论是行星、恒星还是星系。英国赫特福德大学（University of Hertfordshire）天体物理学教授詹姆斯-盖奇（James Geach）说："很多人可能不知道，我们的整个银河系和其他星系都布满了磁场，横跨数万光年。"他是最近发表在科学杂志《自然》（Nature）上的这项研究的第一作者。

美国斯坦福大学研究员恩里克-洛佩兹-罗德里格斯（Enrique Lopez Rodriguez）也参与了这项研究，他补充说："尽管这些场对星系的演化非常重要，但我们实际上对它们是如何形成的知之甚少。目前还不清楚星系中的磁场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，因为到目前为止，天文学家只绘制了离我们很近的星系的磁场图。"

这幅红外图像显示的是遥远的 9io9 星系，在这里可以看到一个红色的弧线围绕着附近一个明亮的星系。附近的这个星系就像一个引力透镜：它的质量使周围的时空发生弯曲，使背景中来自 9io9 的光线发生弯曲，因此它的形状发生了扭曲。这张彩色图片是将欧洲南方天文台（ESO）位于智利的可见光和红外天文巡天望远镜（VISTA）和位于美国的加拿大-法国-夏威夷望远镜（CFHT）拍摄的红外图像结合在一起的结果。图片来源：ESO/J. Geach et al.

恒星形成的作用和未来研究

现在，利用欧洲南方天文台（ESO）的合作伙伴--ALMA，Geach 和他的团队在一个遥远的星系中发现了一个完全形成的磁场，其结构与在附近星系中观测到的类似。这个磁场比地球磁场弱1000倍，但却延伸了16000多光年。

盖奇解释说："这一发现为我们提供了新的线索，让我们了解星系级磁场是如何形成的。在宇宙历史的这么早阶段就观测到一个发育完全的磁场，表明当年轻星系仍在成长时，横跨整个星系的磁场可以迅速形成。"

研究小组认为，早期宇宙中恒星的密集形成可能对加速磁场的形成起到了一定的作用。此外，这些星场还会反过来影响后代恒星的形成方式。该发现的合著者、欧洲南方天文台天文学家罗布-艾维森（Rob Ivison）说，这一发现打开了"一扇了解星系内部运作的新窗口，因为磁场与正在形成新恒星的物质有关"。

这段视频把我们从银河系的家带到了一个遥远的星系--9io9。我们首先看到的是可见光下的夜空，最后到达 9io9 星系时，我们切换到了红外光。在这里，银河系呈现出一条微弱的淡红色弧线，围绕着附近一个明亮的星系。然后我们看到的是毫米波长的 9io9 的 ALMA 图像，磁场的方向用叠加曲线表示。资料来源：ESO/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/DESI/CFHT/N. Risinger (skysurvey.org)/J. Geach et al.

探测遥远磁场的技术

为了进行这项探测，研究小组搜索了遥远星系 9io9 中尘埃粒子发出的光线。星系中布满了尘埃粒子，当存在磁场时，尘埃粒子会趋于排列整齐，它们发出的光线也会变得偏振。这意味着光波会沿着一个偏好的方向振荡，而不是随机的。当ALMA探测到并绘制出来自9io9的偏振信号时，首次证实了在一个非常遥远的星系中存在磁场。

盖奇说："任何其他望远镜都无法做到这一点。希望通过这次和未来对遥远磁场的观测，这些基本的星系特征是如何形成的谜团将开始揭开。"