如果不是由核聚变产生的热量和辐射从它们的中心涌出,恒星就会在自身的重力作用下坍缩。这种在引力和辐射之间的平衡,使得像我们的太阳这样的恒星能够运行数十亿年,直到它们耗尽燃料并最终坍缩。但是,这种精细的平衡是如何开始的呢?天体物理学家认为,恒星是由巨大的气体和尘埃云的引力坍缩形成的。问题是,在这些内爆的云变得足够密集到形成恒星之前,它们应该会升温,导致气体和尘埃膨胀,从而阻止进一步的坍缩。正如以色列雷霍沃特魏茨曼研究所的物理学家丹尼尔·扎伊夫曼所说:“当云开始坍缩时,你需要找到一种方法来摆脱一些能量。”
扎伊夫曼最近发现了表明这个问题解决方案的证据。天文学家推测,水可能是恒星成功诞生的关键成分。星际云中的水分子可能吸收足够的热量,从而使云继续坍缩并形成恒星。不幸的是,没有人确定星际云中是否含有足够的水来达到这个目的——我们大气中的水蒸气使得地面望远镜难以测量云中可能含有的任何水。
但扎伊夫曼说,天文学家可以看到云中的分子可以结合形成水。特别是,一种带电分子,称为水合离子,它有三个氢原子和一个氧离子,如果捕获到一个自由电子,就可以转化为水(加上一个独立的氢原子)。对理论家来说,不幸的是,它还可以形成氢和氧的其他组合。但如果天文学家知道水合离子转化为水的速率,那么他们就可以通过测量水合离子来估算云中的水量,而水合离子可以通过射电望远镜进行探测。
扎伊夫曼、魏茨曼学院的同事奥德·赫伯和丹麦奥胡斯大学的拉斯·安徒生决定制作一个简化的星际云模型,以了解会产生多少水。他们将一些水合离子注入粒子加速器,并将其提升到典型云中发现的温度和压力。然后,他们将水合离子与一束电子合并,并测量水合离子转化为水的频率。扎伊夫曼说,结果大约是三分之一的时间发生,足以摆脱坍缩星际云中多余的热量。
扎伊夫曼说,这个问题可能会在今年晚些时候,当swas(submillimeter wave astronomy satellite,亚毫米波天文卫星的缩写)开始寻找星际云中的水时得到解决。“如果它的结果与我们的结果相符,那么我们确实了解了恒星形成过程的一个非常重要的部分,”扎伊夫曼说。“如果结果不同,我们必须从零开始,重新来过。”














