天体化学家发现如何使用甲醇测量太空中的磁场

磁场在产生大质量恒星的地方起着重要作用。此图显示了正在形成的大质量恒星的周围，以及可以发现来自甲醇的无线电信号的明亮区域。亮点代表甲醇激射器-在形成大量恒星的密集环境中很常见的自然激光-曲线代表磁场。由于天化学家的新计算，天文学家现在可以通过测量来自这些明亮源中甲醇分子的无线电信号来开始研究太空中的磁场。

查尔默斯理工大学的Boy Lankhaar领导的一组科学家解决了天体化学中的一个重要难题：如何使用最简单形式的甲醇甲醇测量太空中的磁场。他们的研究结果发表在《自然天文学》杂志上，为天文学家们提供了一种研究巨大恒星如何诞生的新方法。

在过去的半个世纪中，在太空中发现了许多分子。使用射电望远镜，天文学家借助这些分子能够研究出诞生新恒星和行星的黑暗浓密的云层中发生了什么。

科学家在研究检测到的信号中的分子特征时可以测量温度，压力和气体运动。但是，尤其是在质量最大的恒星诞生的地方，还有另一个更难测量的主要因素：磁场。

领导该项目的查尔默斯理工大学的Boy Lankhaar讲了这个故事。

“当最大和最重的恒星诞生时，我们知道磁场起着重要作用。但是，磁场如何影响该过程仍是研究人员争论的话题。因此，我们需要测量磁场的方法，这是一个真正的挑战。现在，由于有了新的计算方法，我们终于知道了如何使用甲醇来进行处理，”他说。

几十年前，有人建议使用太空中的甲醇（CH3OH）的测量值来研究磁场。在许多新生恒星周围的稠密气体中，甲醇分子像天然的微波激光或masers一样明亮地发光。我们可以从甲醇激射器中测量到的信号既很强，又以非常特定的频率发出。

maser信号还来自磁场最能告诉我们恒星如何形成的区域。通过对磁场如何影响甲醇的新理解，我们终于可以开始解释我们所看到的东西了。查尔默斯团队成员Wouter Vlemmings说。

较早尝试在实验室条件下测量甲醇的磁性能遇到了问题。取而代之的是，科学家们决定建立一个理论模型，以确保它与先前的理论和实验室的测量结果都一致。

“我们从量子力学原理出发，开发了一个甲醇在磁场中行为的模型。很快，我们在理论计算和可用的实验数据之间发现了很好的一致性。这使我们有信心推断我们在太空中所期望的条件。”男孩兰卡（Boy Lankhaar）解释说。

尽管如此，任务仍然是令人惊讶的挑战。荷兰拉德布德大学的理论化学家Ad van der Avoird和Gerrit Groenenboom都需要进行新的计算并纠正以前的工作。

“由于甲醇是一个相对简单的分子，因此我们最初认为该项目很容易。相反，事实证明它非常复杂，因为我们必须非常详细地计算甲醇的性质。” Ad van der Avoird说。

新的结果为理解宇宙中的磁场开辟了新的可能性。他们还展示了如何在天化学中解决问题-天文学和化学学科在这里相遇。VLBI Eric和莱顿大学联合研究所的成员兼天文学家Huib Jan van Langevelde解释说。

“令人惊讶的是，需要如此详细的计算才能揭示分子的复杂性，这是我们解释当今最好的射电望远镜所进行的非常精确的测量所需要的。来自化学和天体物理学领域的专家需要在未来实现有关分子，磁场和恒星形成的新发现，”他说

出版物：Boy Lankhaar等人，“恒星形成区域中甲醇作为磁场示踪剂的表征”，《自然天文学》第2卷，第145–150页（2018）doi：10.1038 / s41550-017-0341-8