中大學者觀「貓掌」揭宇宙奧秘 屢歷波折終顛覆主流理論
隕石旁的天際，是千萬顆星星的「家園」。過去天文學家成功解構恒星的「成長」和「死亡」，唯獨對其「出生」過程始終一知半解。香港中文大學物理學系助理教授李華白，前後花近10年時間，結合詳盡分析數據，成功論證「磁場」於恒星形成中的重要角色，有望顛覆原有單純以「湍流」對抗「重力」的主流理論，為科學界更深入認識「星」之誕生掀開新篇章。￭香港文匯報記者 柴婧
古往今來，人類通過揭示浩瀚宇宙的真相，探索萬事萬物的本質，而了解有關恒星的演化，可說是揭秘宇宙的基礎。在太空中有無數像太陽般燃燒發亮的恒星，單是我們身處的銀河系，便有2,000億顆；它們絕非從「無」而生，而是穹蒼中的星雲氣體及塵埃，在特有的物理定律下匯聚合成，並在演化過程中迸發出光芒。
李華白介紹說，自牛頓發現萬有引力 / 重力（gravity）後，科學家於隨後長達200年的時間都認為，恒星是靠宇宙中緻密星雲氣體在重力下自身塌縮（collapse）而形成。及至20世紀以來，天文學界藉先進望遠鏡，觀測到銀河中沒有恒星發光的部分亦存在十分緻密的雲氣，如果按照「恒星因塌縮而成」理論計算，整個雲氣理應於100萬年之內全部變成恒星；可事實上，有關恒星形成率只得少於理論預測的10%，意味當中有其他重要因素未被考慮。
湍流易觀測 影響成主流
天文學家及後提出，由於星雲中涉及極大量氣體，在流體力學下其聚集流動時所產生的湍流（turbulence），應為制衡重力塌縮的重大力量。而由於湍流較容易觀測，故過去20年間科學界的主流共識認定，在恒星形成時湍流是對抗重力的單一主要因素；而宇宙中另一重要但難以觀測的力量-磁場（magnetic fields），則普遍遭到忽略。
李華白表示，自己10年前已初步發現，磁場不論對星體形成、星雲碎裂都有關鍵影響；不過要衝擊主流觀點並不容易，其間他經歷幾番波折嘗試多次論證（見另稿），至近年「磁場」的角色終開始獲學界重視。而其有關天蠍座NGC 6334貓掌星雲（Cat’s Paw Nebula）的研究，更成功獲得國際頂尖科學期刊《自然》刊登。
觀貓掌星雲 成功集數據
貓掌星雲的雲氣質量是太陽的20萬倍，距離地球5,500光年，為最接近的大質量恒星形成區，相對較容易觀測。在該研究中，李華白團隊建立一個創新的簡易磁量估算法，用近10年時間，從夏威夷與南極洲兩地的觀測站收集貓掌星雲的數據，審視其按磁力線排列的雲氣分佈。
他指出：「在95%以上的模型或理論，磁場是非常混亂的，是因為他們假設湍流會把磁場弄亂，認為磁場不發揮作用。」但實際觀察的結果顯示，「我們在10、0.1、0.01光年等不同大小的尺度，都看到磁力線有序的排列，意味雲氣自身的重力及湍流均未能有效改變磁場方向。相反地，塌縮的重力及湍流速度卻因強磁場而不對稱，這說明了磁場的影響。」
要證明磁場對恒星形成的重要性，磁場強度如何隨雲氣密度改變亦是一個重要指標。李華白進一步指，主流觀點假設磁力線在重力塌縮過程中不起任何作用，根據物理及數學理論，磁場強度應正比於雲氣密度的2/3次方（強度?密度 [2/3上標]），即磁場在各個維度均勻壓縮。他說：「但實際發現，磁場約與雲氣密度的0.4次方成正比，比2/3要小，即是說氣體沿着磁力線多壓縮了一些，那亦證明磁場在裡面發揮作用。」
李華白說，星雲中磁場的議題尚需要作深入探索，包括討論更小尺度磁場帶來的影響，為此中大物理系正在研發一個繪製磁場的儀器，他計劃說服日本的天文台把儀器置於相關望遠鏡上，希望2019年可使用帶來更細緻資訊。
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