以 M51 为例探究旋涡星系中的尘埃颗粒排列机制

最近利用 SOFIA、JCMT 和 ALMA 进行的远红外和亚毫米偏振观测追踪了星系中的磁场（B-fields）。其主要假设是尘埃颗粒在星际介质（ISM）中与局部磁场磁排列。然而，该假设有效的星系中 ISM 的物理条件范围、尘埃颗粒尺寸以及磁场强度尚未得到表征。在此，我们以研究充分的旋涡星系 M51 为例进行研究。我们发现，源于磁排列尘埃颗粒的排列机制（B-RAT）的时间尺度主导了其他排列机制，包括辐射进动（k-RAT）和机械排列（v-MAT），以及随机化效应（气体阻尼）。我们估计旋臂和臂间区域排列尘埃颗粒的尺寸范围分别为 0.009-0.182 $\mu$m 和 0.019-0.452 $\mu$m。我们表明，旋臂与臂间区域偏振分数的差异可能源于旋臂中小尘埃颗粒尺寸的增强，这是颗粒排列破坏（RAT-D）效应的结果。我们认为，RAT-D 机制需要具有额外的效应，例如星系组分中磁场结构的内在变化和湍流，才能完全解释旋臂和臂间区域内偏振分数的变化。