科學家建立第一張恆星誕生時沸騰氣泡的高畫質檢視

科技日報實習記者 張佳欣

美國馬里蘭大學（UMD）的研究人員成功建立了第一張韋斯特倫德2號

星團

周圍不斷膨脹的

恆星

風氣泡的3D檢視。這張高解析度影象清晰地展示了一個來自銀河系的託兒所——恆星誕生的地方：由熱等離子體和電離氣體組成的膨脹氣泡。

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科學家

建立第一張恆星誕生時沸騰氣泡的高畫質檢視（圖經藝術家渲染圖） 圖片來源：截圖自美國馬里蘭大學官網

研究人員使用美國航空航天局（NASA）的平流層紅外天文臺（SOFIA）望遠鏡收集的資料來分析銀河系中最明亮、最大質量的恆星形成區域之一。分析顯示，韋斯特倫德2號星團周圍環繞著一個不斷膨脹的熱氣體氣泡，這推翻了早先關於該星團周圍可能存在兩個氣泡的研究。研究人員還確定了氣泡的來源和推動其膨脹的能量。研究結果發表在23日的《天體物理學雜誌》上。

韋斯特倫德2號星團位於2萬光年外，是一個研究恆星演化過程的獨特實驗室，因為它相對較近，相當年輕，並且包含大量的恆星。

與太陽相比，當大質量恆星形成時，它們噴射出質子、電子和重金屬原子要強得多，這些粒子流被稱為恆星風，極端的恆星風能夠在周圍冷而稠密的氣體雲中吹出並形成氣泡。研究人員觀察到了以韋斯特倫德2號星團最亮區域為中心的氣泡，並且能夠測量它的半徑、質量和膨脹速度。

這些膨脹的氣泡表面由緻密的電離碳氣體構成，它們在氣泡周圍形成一種外殼。科學家認為新的恆星是在這些殼內形成的。但就像沸騰大鍋裡的湯一樣，包圍這些星團的氣泡與周圍的氣體雲重疊並混合在一起，因此，很難區分單個氣泡的表面。

研究人員透過測量從高能X射線到低能無線電波的整個電磁譜中從星團中發出的輻射，建立了更清晰的韋斯特倫德2號星團周圍的氣泡圖。

其中最重要的測量是殼層中一種特定碳離子發射的遠紅外波長。研究的合著者稱，利用多普勒光譜學，他們判斷了這種碳離子向地球移動以及遠離地球的速度。就像火車的喇叭經過人身邊時會改變音調一樣，在高畫質影象中，利用多普勒效應，顏色會根據碳離子的速度略有變化。

除了在韋斯特倫德2號附近發現了一個由風驅動的單個恆星氣泡外，他們還發現了在這個氣泡的殼層區域形成新恆星的證據。分析還表明，大約100萬年前，當氣泡膨脹時，它在一側破裂，釋放出熱等離子體，減緩了殼的膨脹。但是，大約在20萬或30萬年前，韋斯特倫德2號中的另一顆明亮的恆星演化而來，它的能量重新激活了韋斯特倫德2號外殼的膨脹。

UMD天文學系博士後助理、該研究的主要作者邁特拉伊·蒂瓦里說：“我們看到韋斯特倫德2號周圍氣泡的膨脹被另一顆非常大質量恆星的風再次加速，這導致新的膨脹和恆星形成的過程。”這表明恆星將在很長一段時間內繼續在這個殼層中誕生，但隨著這個過程的進行，新恆星的質量將會越來越小。