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早期宇宙中的一些恒星诞生于蓬松的云团

ALMA望远镜的图像为我们提供了早期宇宙的洞察。

作者Paul Smaglik
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欧洲航天局(ESA)赫歇尔空间天文台观测到的小麦哲伦星系远红外图像。圆圈表示ALMA望远镜观测到的位置,并附有相应放大的由一氧化碳辐射的射电波观测到的分子云图像。黄色框内的放大图片表示丝状结构。蓝色框内的图片表示蓬松的形状。图片来源:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Tokuda et al., ESA/Herschel

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名为“Little Fluffy Clouds”的歌曲在电子音乐兴起之初一炮而红。事实证明,它也可能是对星云——恒星的诞生地——的恰当描述。

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这些星云包含高浓度的气体和尘埃,也被称为分子云。一项研究现在提供的证据表明,在宇宙早期,一些恒星可能就诞生于这些蓬松的云团中,他们在《天体物理学杂志》上报道

“即使在今天,我们对恒星形成的理解仍在发展,而理解早期宇宙中恒星是如何形成的就更具挑战性,”九州大学研究员、该研究的作者之一Kazuki Tokuda在一份新闻稿中说。

舞蹈中的恒星

提及电子歌曲是很恰当的,因为这些云团中的恒星形成可以被描述为一种恒星之舞。这些正在形成恒星的分子云开始时经历一个漫长而缓慢的拉伸——最终形成天体物理学家所说的约0.3光年宽的丝状结构。从这个结构中,单个云团会断裂成团。随着时间的推移,这个单一的团块(有时被描述为蛋)会吸引尘埃和气体,最终形成一颗恒星。

想象一下,丝状结构就像一群百老汇舞者,其中一个最终会移开。然后,这个独舞者会吸引一群小舞者,他们挤在一起形成一个紧密的群体。

九州大学和大阪公立大学的研究人员基本上记录了小麦哲伦星系的舞蹈。通过这样做,他们为相对不为人知的恒星形成现象增添了新的见解。

“早期宇宙与今天大不相同,主要由氢和氦组成。更重的元素是在后来由大质量恒星形成的。我们无法回到过去研究早期宇宙的恒星形成,但我们可以观测到具有与早期宇宙相似环境的宇宙部分,”Tokuda在新闻稿中说。

这就是为什么团队专注于麦哲伦星系(SMC)。由于这个特殊的矮星系只含有银河系重元素含量的约20%,因此它能很好地代表约100亿年前的早期宇宙状况。


阅读更多:由暗物质组成的巨大恒星是否为早期宇宙提供了燃料?


更好的分辨率

早期的仪器分辨率不足以捕捉恒星诞生之舞。然而,智利强大的ALMA射电望远镜提供了足够的分辨率来目睹这场表演。它确定了丝状云的存在或不存在。

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研究人员分析了17个分子云的数据。每个分子云都在孕育着比太阳重20倍的幼年恒星。他们观测到的分子云中约有60%形成了丝状结构。其余40%呈蓬松状。

丝状云比它们的蓬松伴侣更热。这种温差可能源于云团形成的时间。这是有道理的,因为丝状结构是由于近乎持续的云团碰撞形成的,碰撞会释放能量。当温度高时,分子云中的湍流很弱。但随着温度下降,传入气体的动能使丝状结构变得平滑,从而形成蓬松的云团。

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阅读更多:黑洞可能加速了大爆炸后的恒星形成


关键的转折点

能够保持丝状结构的云团更有可能产生断裂的团块,这些团块最终会形成恒星。如果丝状结构未能保持,那么该云团系统就越不可能产生恒星。

“这项研究表明,环境,例如足够重的元素供应,对于维持丝状结构至关重要,并且可能在行星系统的形成中发挥重要作用,”Tokuda说。“未来,将我们对结果与在富含重元素的区域(包括银河系)的分子云观测进行比较将很重要。此类研究应为分子云和宇宙的形成及时间演化提供新的见解。”

它们甚至可能激发一首名为“Long Molecular Clouds”的舞曲续集。

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文章来源

我们的Discovermagazine.com作家在文章中采用同行评审研究和高质量来源,我们的编辑会审阅科学准确性和编辑标准。请查看本文使用的以下来源

  • Paul Smaglik

    在加入Discover Magazine之前,Paul Smaglik做了20多年的科学记者,专注于美国生命科学政策和全球科学职业问题。他的职业生涯始于报纸,后来转向科学杂志。他的作品曾出现在《科学新闻》、《科学》、《自然》和《科学美国人》等出版物上。

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