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中央研究院天文及天文物理研究所研究成果發表，日期：2026年6月22日
背景圖片來源：NASA/ESA
磁場被認為在恆星形成過程中扮演關鍵角色，但由於難以直接觀測，天文學家通常透過偏振光的測量來推估磁場的結構與強度。由成功大學助理教授凱嘉煒（Seamus Clarke）主導，並與中研院天文所助研究員湯雅雯與研究員高培邁（ Patrick Koch） 合作的最新研究指出，目前兩種廣泛使用的分析方法，可能會系統性地低估偏振角度的變化，進而導致科學家高估磁場強度，以及磁場對恆星形成的影響。研究成果已發表於《天文物理期刊》（Astrophysical Journal）。
宇宙中的新恆星，大多誕生在由氣體與塵埃組成的「分子雲」裡。科學家早就知道，星際磁場會影響這些分子雲的運動與恆星形成，但磁場本身非常難直接觀測，因此天文學家必須透過間接的方法來研究它。
其中一種常見的方法，是觀察塵埃粒子發出的「偏振光」。透過分析這些偏振光的方向，科學家可以推測分子雲中的磁場結構。
日前Seamus Clarke 領導一項探討這些測量可靠性的研究，這是他在中研院天文所任職期間發起的計畫，並與湯雅雯、Patrick Koch，以及曼徹斯特大學的 Gary Fuller 與Dawei Xi共同合作。他們的研究發現，兩種被廣泛使用的分析方法可能會系統性地低估偏振角的變化，從而導致磁場強度看起來比實際情況更強。
研究團隊分析了模擬的偏振地圖，並測試兩種常見技術：「unsharp-masking（非銳化遮罩）」以及「structure function（結構函數）」。結果發現，這兩種方法都會低估偏振角度的「離散度」（dispersion）。
這代表什麼呢？
因為天文學家會利用偏振角度的變化來推算磁場強度，所以如果角度變化被低估，磁場強度就會被高估。這可能讓我們誤以為，磁場在恆星形成過程中的影響比實際上更強。
為了改善這個問題，研究團隊提出了一種新的「修正因子（correction factor）」方法，希望讓測量結果更接近真正的磁場狀況。
研究人員利用馬克斯威望遠鏡（JCMT）對著名恆星形成區「獵戶座A星雲（Orion A）」的觀測資料來測試這個方法。結果顯示，這個區域的磁場方向其實相當一致，只需要一個約 1.6 的修正因子，就能改善原本方法的低估問題。
雖然 1.6 看起來不大，但如果沒有修正，磁場能量可能會被高估約 2.5 倍，讓科學家對這片星雲中的恆星形成過程產生錯誤印象。
這項研究提醒我們，即使是已經使用多年的觀測方法，也可能存在隱藏的偏差。透過更精確的分析，天文學家將能更了解磁場在宇宙中扮演的真正角色，以及恆星是如何誕生的。
左圖顯示了由馬克斯威望遠鏡所觀測到、來自獵戶座 A 星雲 OMC-1 區域的 850 微米輻射（青色等高線），其中黑色線段代表偏振方向。中圖與右圖則展示了為獵戶座 A 星雲 OMC-1 區域計算修正因子而開發的技術。該方法利用數據所覆蓋的多個空間尺度上的偏振角離散度測量值，來逼近磁場的多尺度結構，進而估算出一個修正因子，使偏振角離散度的測量結果與真實的底層數值保持一致。來自獵戶座 A 的觀測數據以黑線表示，而用作對比的各個數值偏振地圖則以藍線表示，其平均值以橘線顯示。圖片來源：Clarke et al.
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本篇論文發表於2026年5月28日出版的天文物理期刊（Astrophysical Journal），篇名：Systematic underestimation of polarisation angle dispersion and its consequences for magnetic field strength estimates in star-forming regions
媒體聯絡：
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湯雅雯 博士，中央研究院天文及天文物理研究所
(02) 2366-5448，ywtang@asiaa.sinica.edu.tw
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