科學家發現超緻密恒星“胚胎”
2021年02月26日10:38

  來源:中科院之聲

  天文學家使用麥克斯韋望遠鏡(JCMT)和阿塔卡瑪大型毫米及亞毫米波陣列(ALMA),首次在獵戶座巨分子雲中發現超緻密恒星“胚胎”及恒星“胚胎”的分裂。

  年輕新生恒星(如太陽)誕生於“分子雲”中,也就是太空中冷氣體和塵埃聚集而成的雲氣。分子雲中最稠密的可能形成恒星的區域,稱為“星前雲核”(prestellar cores)。有理論認為,“星前雲核”會凝聚出超緻密的結構,在1000日地距離尺度內粒子平均密度達107cm-3以上,即恒星的“胚胎”。過去,天文學家試圖在星前雲核中尋找這種“恒星胚胎”,但多是徒勞無功。這也許是因為它們存在的時間很短,所以很難找到。然而,瞭解“恒星胚胎”誕生的時間及演化的過程,對研究恒星形成十分重要。

  自2018年,中國科學院上海天文台博士劉鐵領銜的ALMASOP團隊,利用ALMA對獵戶座23個星前雲核進行了超高解像度(~100倍日地距離)的觀測,系統探測了它們的內部結構。ALMASOP項目組首次在其中5個星前雲核中發現了超緻密的“恒星胚胎”,併發現其中的一個“恒星胚胎”G205.46-14.56M3正在分裂形成一對“雙胞胎”恒星。相關研究成果發表在《天體物理學快報》(The Astrophysical Journal Letters)。審稿人評價道,“這項引人入勝和令人信服的工作對天體物理的多個領域具有重要意義”。

  論文的第一作者、中國台灣“中央研究院”天文及天文物理研究所(ASIAA)博士沙德培(Dipen Sahu)表示,“這好像試著研究受精卵剛在母親子宮著床的那一刻,即形成恒星寶寶的最關鍵階段。想知道恒星系統是如何形成,就必須在它們誕生之際找到這些孕育恒星的胚胎”。論文的共同通訊作者、ALMASOP項目負責人劉鐵表示,“這些包含恒星胚胎的星前雲核非常稀有且珍貴。中科院天文大科學中心主導運行的麥克斯韋望遠鏡(JCMT)在研究中起重要作用。JCMT工作在亞毫米波,適合搜尋分子雲中寒冷、暗淡但稠密的氣體團塊。JCMT首先定位了這些獵戶座中的冷的星前雲核”。JCMT發現這些星前雲核後,研究團組轉向ALMA。論文的共同通訊作者、中國台灣“中央研究院”天文及天文物理研究所博士呂聖元表示,“ALMA提供了前所未有的靈敏度和角解像度,因此可以看到帶有清晰影像的微弱信號。ALMA發現的這些恒星胚胎蘊藏著前所未有的高密度氣體,它們巨大的質量使天文學家認為它們將來會形成新的恒星。G205.46-14.56M3就像裡面有兩個蛋黃的雞蛋一樣,將來很可能形成雙星系統”。天文學家尚不清楚這些星前雲核中的超緻密結構是如何形成的,有可能是氣體運動、重力和磁場的複雜交互作用。目前,ALMASOP的觀測只探究了氣體和塵埃的分佈。未來對這些星前雲核內部氣體運動和磁場的觀測研究將使我們進一步瞭解恒星形成的這一決定性過程。沙德培認為,“目前檢測出的少量恒星胚胎僅是個開始。相信我們將在未來的觀測中找到更多恒星胚胎,並透過JCMT、ALMA及SKA詳細瞭解它們的性質”。劉鐵表示,“在JCMT SCOPE大型觀測中,已發現了一批緻密的星前雲核。我們正通過國際合作積極申請ALMA等大型望遠鏡進行後續觀測。未來,我們將會捕捉到恒星誕生那一瞬間的畫面”。

  ALMASOP項目團隊包含來自中國大陸及台灣、韓國、日本、美國等國家和地區的40餘位學者。該項工作合作者還包括上海天文台研究員沈誌強、國家天文台研究員李菂、北京大學教授吳月芳及雲南大學教授秦勝利等。研究工作得到國家自然科學基金、中科院對外合作重點項目及上海市浦江人才計劃的支援。

G205.46-14.56M3無星雲核位於獵戶座巨分子雲中。內嵌的上圖是JCMT觀測的850微米連續譜圖像,下圖是ALMA觀測的1.3mm連續譜圖像。ALMA探測到其內部包含正形成雙星的恒星胚胎(B1,B2)。圖像來源:ASIAA/Wei-Hao Wang/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Tie Lie/Sahu et al。
G205.46-14.56M3無星雲核位於獵戶座巨分子雲中。內嵌的上圖是JCMT觀測的850微米連續譜圖像,下圖是ALMA觀測的1.3mm連續譜圖像。ALMA探測到其內部包含正形成雙星的恒星胚胎(B1,B2)。圖像來源:ASIAA/Wei-Hao Wang/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Tie Lie/Sahu et al。

  來源:中國科學院上海天文台

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