哈勃的一项意外发现改变了我们对恒星形成的认识

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来自哈勃太空望远镜的新观测显示,从新生恒星中流出的强大的天体物理喷流和恒星风,并没有预期的熄灭恒星生长过程的效果。这给我们的恒星形成模型提出了一个相当重要的难题。

我们所认为的关闭恒星形成的开关似乎并不是这样工作的。

来自哈勃太空望远镜的新观测显示,从新生恒星中流出的强大的天体物理喷流和恒星风,并没有预期的熄灭恒星生长过程的效果。这给我们的恒星形成模型提出了一个相当重要的难题。

猎户座复合体中的恒星形成。(美国国家航空航天局/姓名/ T。(俄亥俄州托莱多大学Megeath)

一颗恒星的诞生在人类的时间尺度上是一个相当长的过程。这并不是说我们可以坐着看一个小恒星形成。我们能做的就是找到一堆处于形成过程不同阶段的恒星,然后像拼图一样把碎片拼在一起。

最普遍接受的模型是这样的:首先,你需要从一团非常致密的物质开始,这团物质位于一团冰冷的星际分子气体中。

当密度足够大时,该团块在自身重力作用下坍缩形成原恒星,并开始旋转。这种旋转导致其周围云团中的物质形成一个圆盘,它像排水管里的水一样绕着正在成长的恒星旋转,被不断增强的引力无情地吸走。

但最初星云质量的30%最终进入恒星。直到现在,我们已经有了一个很好的解释:随着恒星的成长,它开始产生强大的恒星风。此外,落入恒星的物质开始与恒星的磁场相互作用,沿着磁场线流向两极,在两极,物质以强大的等离子体射流的形式被喷射到太空中。

这两种力量的联合向外推,也就是所谓的恒星反馈,在恒星周围的分子云中凿出了一个越来越大的空洞,最终剥夺了进一步生长的物质,并决定了恒星的最终质量。

至少我们是这么认为的。

(R. B. Andreo/DeepSkyColors.com, NASA, ESA, STScI, N. Habel和S. T. Megeath/托莱多大学)

在对猎户座复杂恒星形成区的304颗原恒星(上图中黄色部分突出显示)的研究中,天文学家没有发现任何证据表明流出空腔随着恒星的快速增长而稳步增长。

托莱多大学的天文学家诺兰·哈贝尔说:“在一个恒星形成模型中,如果你从一个小的空腔开始,随着原恒星迅速进化,它的外流会产生一个越来越大的空腔,直到周围的气体最终被吹走,留下一颗孤立的恒星。”

“我们的观察表明,我们找不到逐渐增长的云团,所以空腔不会增长,直到它们把云团全部推开。所以,一定有其他的过程在进行,这些气体不会最终进入恒星。”

这项研究需要来自许多太空望远镜的数据。赫歇尔太空天文台和斯皮策太空望远镜对猎户座复合体进行了调查,建立了一个包含数百颗原恒星的目录。根据观测中的恒星光线,Habel和他的团队按年龄对原恒星进行了分类。

然后,他们用哈勃望远镜对周围的云区进行了近红外观测;下面是其中的一些图片。虽然可见光不能穿透原恒星云,但红外线波长可以,而且红外线观测是探测密集云团区域的极好工具。

在这种情况下,正在形成的恒星的光线会反射到空腔的边界上,这使得天文学家能够绘制出它的大小。

(NASA, ESA, STScI, N. Habel和S. T. Megeath/托莱多大学)

这项艰苦的工作产生了一个原恒星和它们的空腔的目录,按年龄分类……而更老的原恒星似乎没有更大的空腔。

托莱多大学的天文学家Tom Megeath说:“我们发现,在原恒星阶段的末期,大部分气体已经从周围的星云落到了恒星上,一些年轻的恒星仍然有相当狭窄的空洞。”

“所以,这张照片仍然被普遍持有的是什么决定了恒星的质量,什么阻止了气体的下落,是这个不断增长的外流腔吸走了所有的气体。这是我们关于恒星形成过程的基本观点,但它似乎与这里的数据不符。”

研究人员说,尽管风和喷流仍有可能在恒星形成过程中发挥一定作用,但这一作用似乎并不像我们想象的那么重要。有可能是更慢、更高密度的外流造成的——类似的机制,但需要更长的时间来清除空腔——但没有更详细的观察,这是不可能的。

这是接下来的步骤之一。毫无疑问,天文学家也将寻求模拟和模拟恒星的形成——尝试和识别其他机制,可以调用停止增长,而恒星反馈的贡献要小得多。看这个空间。

该团队的研究结果将发表在《天体物理学杂志》上,并可在arXiv上找到。

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