太赫兹科学论文

猎户座星云是夜空中被观测和拍摄最多的天体之一。1350光年,是离地球最近的活跃恒星形成区。

这个弥漫星云,也被称为M42,已经被天文学家研究了很多年。由此,天文学家了解了许多关于恒星的形成、行星系统以及天文学和天体物理学中的其他基本课题。现在有了一个新发现,与现有理论背道而驰:新形成的大质量恒星的星风可能会阻止其他恒星在它们附近形成。它们在恒星的形成和星系的演化中扮演的角色也比以前认为的要大得多。

猎户座星云很容易看到。如果你能看到猎户座,你就能看到星云,而不用吹掉尘埃。根据你居住的地方,你可以用双筒望远镜或小型望远镜来观察它。通过望远镜看,它看起来像一片灰色的薄云。

但是更强大的仪器揭示了星云内部的所有复杂性。这是一个很好的恒星托儿所的例子,年轻的恒星在一种叫做分子云的气体云中诞生。在这些年轻的恒星周围是年轻的原行星盘,像我们这样的行星可能正在这里形成。

当这些年轻的恒星诞生并融合时,会释放出恒星风。这项新的研究表明,这种恒星风比以前认为的起着更大的作用。

这项研究发表在《自然》杂志上,由荷兰莱顿大学的博士生Cornelia Pabst领导。她是这篇论文的主要作者。在这篇论文中,作者描述了新形成的恒星如何在一个称为“恒星反馈”的过程中抑制其他恒星的形成。

目前的观点是,超新星可以主导恒星的形成。巨大的超新星爆炸通过分子云发出强大的冲击波,产生稠密的气体,然后形成恒星。虽然这仍然是事实,但似乎来自新恒星的恒星反馈也可能影响这一过程。

这项研究以美国国家航空航天局平流层红外天文观测台(SOFIA)的工作为基础。索非亚是波音747定制的飞行观察站。索非亚上有一种德国仪器叫“伟大”,是德国的太赫兹频率天文接收机。

猎户座星云中形状各异的惊人气体云使它变得美丽,但也使我们很难看到它的内部。这张猎户座星云的照片是由哈勃望远镜拍摄的。

猎户座星云在天文学上是一个非常美丽的天体,但它的美丽是很难看到的。那些看起来如此短暂而美丽的气体云在光线中起着奇怪的作用。天文学家可以更清楚地观察猎户座星云内部,详细观察新形成的恒星θ 1猎户座是C (θ 1猎户座C)。

他们发现来自θ1 Ori C的星风在自身周围形成了一个气泡,基本上吹走了所有的气体,阻止了任何新恒星的形成。

帕布斯特解释道:“恒星风是在中央恒星周围吹起巨大气泡的罪魁祸首。它扰乱了诞生之云,阻止了新恒星的诞生。”

因为索菲亚是从高空进行科学研究,所以它的飞行高度超过了地球大气层中99%的水蒸气。这一点,再加上“伟大”仪器的灵敏度,使它能够更清晰地盯着θ1 Ori C。这篇论文背后的团队结合了大量来自赫歇尔和斯皮策太空天文台的数据,得出了他们的结果。

他们可以确定产生气泡的气体的速度,并追踪它们的生长和起源。论文中的资深科学家、莱顿天文台的天文学家亚历山大·蒂伦斯(Alexander Tielens)解释说:“天文学家使用‘伟大’的仪器,就像警察使用雷达枪一样。雷达从你的车上弹出,信号告诉警察你是否超速行驶。”

这项研究的图表有助于解释这些发现。θ1 Ori C是梯形星团的一员。黑色箭头代表从恒星中喷出的快速恒星风。黄色代表等离子泡,是恒星风吹来的气体,形成红色面纱泡。请注意,气泡并不是均匀地向各个方向膨胀。蓝色的OMC-1区域是猎户座分子核心一侧的致密气体,其密度太大,无法被年轻恒星的恒星风塑造。

由于气泡与周围气体的相互作用,这个过程被称为“恒星反馈”。如上图所示,恒星风(黑色箭头)从各个方向离开恒星。但当它撞击到图像右侧致密的OMC-1区域时,其他年轻恒星就会反击,图中标记为BN/KL。这将创建一个红灰色箭头垂直柱,代表θ 1 Oric和BN/KL气泡的组合气泡。

当这些恒星风相互反馈时,它们形成了星际介质(ISM)和附近的任何分子云。这形成了一个局部区域,鼓励或阻止更多恒星的形成。

泡沫本身是巨大的。这是一个直径为4秒差距的半壳。在这个区域,不可能形成恒星,因为所有的气体都被挤出来了。但是在气泡的边缘,气体密度更大。在那些密度高的区域,更容易形成恒星。这类似于来自超新星的冲击波产生致密气体区域的方式,从而导致恒星形成的增加。

来自猎户座星云中心新形成恒星的强风正在形成气泡(黑色),并阻止附近新恒星的形成。同时,风将分子气体(颜色)推向边缘,在气泡周围形成致密的壳层,在那里可以形成后代的恒星。

θ1 Ori C的气泡在一个更大的气泡中,这个气泡被称为猎户座-波江座超气泡,由重叠的超新星遗迹组成。最终,小气泡会爆炸并释放出气体成为超级气泡。数百万年后,另一颗超新星将爆发,将气泡中的物质θ1 Ori C带入超级气泡的壁中。形成超级气泡边缘的气体壁将变得更加致密,并可能导致更多恒星的形成。因此,虽然看起来超新星在恒星的形成中发挥了更直接的作用,但年轻恒星的气泡已经发挥了它的作用。

正如论文结论所说,“来自O型大质量恒星的星风对破坏分子核和恒星形成非常有效。由于星风的能量输入由星团中质量最大的恒星控制,而超新星的能量输入由更多的B型星控制,因此星风造成的中断优势对宇宙学模拟有直接影响。”

这只是恒星反馈过程的一个例子。正如论文所说,“我们在这里分析了一个具体的案例,即大质量恒星的风与其环境的相互作用。这个结论是否更普遍适用,还需要评估。”