在银河系的汹涌中，巨大的气体凝聚成云层，恒星诞生。在这个过程中，有一只隐藏的手在起作用：磁力。
「有这样一句话：你可以用磁场的强度来衡量一个人的无知，」斯坦福大学的天体物理学家 苏珊·克拉克（Susan Clark ）说。换句话说，当我们在天体物理学中遇到一个我们并不完全理解的问题时，就把责任归咎于磁场。只要挥挥手，说，'啊！磁场！
长期以来，科学家们一直无法弄清楚这种基本力如何帮助塑造我们的银河系，这主要是因为测量银河系磁场是一个相当大的挑战。由于无法直接探测到它，天文学家通过研究被磁场对齐的尘埃和穿过这些尘埃的光来梳理线索。
虽然还有很多未知数，但新的工具和方法使我们更接近于感知磁力对恒星和星系演化的影响，克拉克是带头这项工作的科学家之一。作为斯坦福大学宇宙磁学和星际物理学小组的负责人，她结合了新颖的观测技术、模拟和理论来解开银河磁学的谜题。今年，她被授予斯隆研究奖学金，以表彰「有潜力彻底改变其研究领域的杰出早期职业教师」。
克拉克说：「我们试图不让它成为我们无知的衡量标准，而是真正了解磁场如何影响事物的详细物理学。
Quanta 最近在加利福尼亚州圣巴巴拉的一次会议上采访了克拉克，以了解更多关于她在探索银河系中看不见的力量方面的进展。为清晰起见，采访经过精简和编辑。
关于银河系的磁场，你想弄清楚什么？
我们不知道的太多了。我们真的想知道磁场在塑造恒星之间弥散气体（称为星际介质或ISM）的所有不同物理过程中所扮演的角色。我们知道，磁场在气体的演化中发挥着某种尚不清楚的作用，形成非常密集、寒冷的物质团块，称为分子云，这些物质是恒星的发源地。然后它在分子云如何碎裂并形成恒星的过程中发挥作用。我们真的完全不了解细节。但是你会看到这些长长的卷须或气体细丝 在ISM的低密度区域，与磁场非常对齐。我们想了解这对ISM相之间的气体转变以及ISM中的湍流意味着什么。
那么星际介质中的气体会经历相位吗？
银河系中的气体跨越了一系列令人费解的物理状态。你有这些非常密集、寒冷的分子云。然后你有，在另一个极端，非常热的等离子体。你知道，恒星形成和星系演化的故事通常涉及气体在这些不同的物理状态之间流动，我们想了解气体如何转化为恒星并喷回星际介质的整个生命周期，为后代的恒星形成播种。
近年来我们发现的一件事是，当你移动到星际介质中更密集的结构时，丝状分子云实际上更喜欢相对于局部磁场正交定向。对于磁场的结构可能对于在哪里以及如何雕刻这些分子材料的长丝状结很重要，这些分子材料最终是碎片和形成恒星的东西，这是非常诱人的。关于这一点有很多悬而未决的问题，我们最终想要做的是把气体和磁场如何相互作用来调节恒星形成过程的整个演化图放在一起。
鉴于磁场本身是看不见的，你如何绘制它的结构？
ISM中有很多尘埃，是微米大小或更小的物质块，这些小尘埃颗粒有一些无定形的形状;它们不是完美的球体。它们与它们所处的局部磁场的首选方向对齐。一个结果是，如果你观察从背景恒星发出的光学或近红外光，光线会过滤所有这些磁性排列的尘埃颗粒，它们会吸收平行于其长轴的偏振光。因此，您可以测量剩余星光的偏振，而您看到的是望远镜和恒星之间的尘埃中磁场的印记——这不是很酷吗？
然后这些尘埃颗粒也辐射光，这种辐射有一个偏振角，由局部磁场的方向决定。所以这些只是我们使用的两个工具。
我们对银河系的磁场是如何产生的了解多少？
这是另一个悬而未决的大问题。我们想了解宇宙中磁力的最终起源。但真正相关的棘手问题是：我们如何拥有这些大规模的、相干的、有组织的磁场？可能是在形成星系的过程中，气体的运动如何能够放大和分布磁场，从而形成我们今天观察到的结构？对于试图回答这个问题非常有帮助的一件事是观察其他星系的磁场结构。
你看到不同类型的星系有不同的磁场结构吗？
是的，我们仍在努力准确了解这里的整个情况。我们 最近发表的 一个非常酷的观测结果是来自天线星系的远红外光的偏振。这是一对合并的星系，我们观察到，在它们之间的这个相互作用区域中，有一个非常连贯的磁场结构，从尘埃极化推断出来，由于各种原因，这很吸引人。我们真的处于理解这些事情的开始。
研究银河系磁场能告诉我们它是如何起源的吗？
我们确实想知道是什么导致了在星系形成过程中被放大的「种子」磁场。这个领域可能是原始的，这意味着它起源于宇宙诞生期间。但在我看来，我们对星系中现代磁场的测量本身并不能告诉我们最初的种子场来自哪里。它告诉你有一些薄弱的种子领域，但仅此而已。
你为什么对银河系磁场感兴趣？这似乎是一个非常具体的问题。
我喜欢有大问题、令人兴奋、开放性问题的问题。我还喜欢我的领域，因为我们可以解决这些问题，而不仅仅是我们不知道答案，有时我们不知道提出问题的最佳方式。我们经常问：我们如何处理这个问题？这些天体物理示踪剂中的信息在哪里，甚至可以让我们提出我们想问的问题？所以我们要有点创意。
你是什么时候开始了解它的？
我不认为这是出于某种根深蒂固的、终生学习磁学的需要，但它在研究生院抓住了我，因为它是天体物理学的一个领域，它没有得到很好的理解，并且因其复杂性而被避免。
对于一般的天体物理学，我在大四前的夏天在波多黎各的阿雷西博为本科生做了国家科学基金会的研究经验，这太不可思议了。就在那时，我意识到我想在ISM上工作，那时我真的很欣赏ISM是什么。这是我第一次全职研究的经历，而且是在这个令人难以置信的设施中——既因为望远镜令人难以置信，也因为你住在这些小木屋里。朱迪·福斯特（Jodie Foster）在电影 【接触】（Contact ）中所在的小屋，就是我的双层床。
你有没有更早的时刻意识到自己想成为一名科学家？
老实说，我并不总是想成为一名科学家。在进入大学的时候，我想，也许我会主修生物学和英语。我特别喜欢生物学，我一直很喜欢写作，所以我想也许我会成为一名作家。
我一直对一切都很感兴趣。天文学家经常说：「哦，从我还是个小孩子的时候起，我就非常喜欢太空，我知道这正是我长大后想做的事情。我小时候非常喜欢太空，但我也喜欢岩石、恐龙和蜥蜴。尤其是蝾螈。如果说有什么不同的话，那就是和我的姐妹们在弗吉尼亚州的后院里在岩石下寻找蝾螈。这只是对大自然的好奇心和对学习的热爱，这就是你作为一名科学家要做的。
