利用 SOFIA/HAWC+ 观测的偏振热尘埃辐射研究 M17 的磁场与尘埃

我们报道了利用 SOFIA/HAWC+ 在 154 $\mu$m 波长中心测得的热尘埃偏振对 M17 中磁场的最高空间分辨率测量。使用 Davis-Chandrasekhar-Fermi 方法，我们发现较低密度（M17-N）与较高密度（M17-S）区域中分别存在 $980 \pm 230\;\mu$G 与 $1665 \pm 885\;\mu$G 的强磁场。M17-N 中的磁场形态可能模拟了引力坍缩分子核中的磁场，而 M17-S 中的磁场垂直于物质结构并呈现柱状与非对称沙漏形。磁场强度的均值被用于确定 M17-N 与 M17-S 的 Alfv\'enic Mach 数（$\mathcal{M_A}$），结果为亚阿尔文数，即磁场主导湍流。我们计算质量-通量比 $\lambda$，得到 M17-N 为 $0.07$、M17-S 为 $0.28$。$\lambda$ 的亚临界值与 M17 中缺乏大质量恒星形成相一致。为研究尘埃物理，我们分析了尘埃偏振度 $p$ 与热辐射强度 $I$、气体柱密度 $N({\rm H_2})$ 及尘埃温度 $T_{\rm d}$ 的关系。偏振度随强度按 $I^{-\alpha}$ 下降，其中 $\alpha = 0.51$。偏振度也随 $N(\rm H_{2})$ 增大而下降，这可由朝向辐射场更弱致密区辐射力矩（RATs）导致的颗粒排列减弱和/或磁场缠结来解释。偏振度倾向于先随 $T_{\rm d}$ 增大而增大，随后当 $T_ {\rm d} > 50$ K 时减小。在气体密度随 $T_{d}$ 变化缓慢的 M17-N 中观测到的后一特征，与 RAT 破坏效应一致。