如果天文學家有幾十萬年的時間等待,他們就可以觀察現在僅僅是一個他們最近分析過的巨大氣體和塵埃雲,並看到一顆新生的巨大恆星——一顆可能在已知最重的恆星中名列前茅的恆星。當然,沒有人有那麼多時間,但即使現在,天文學家也可以研究這個雲,以獲得一個巨大的恆星(質量可能是太陽的100倍)形成過程的詳細快照。這樣的觀察將幫助研究人員瞭解這些天體巨獸是如何形成的。
天文學家使用新的阿塔卡瑪大型毫米/亞毫米波陣列(ALMA)在智利,窺視所謂的分子云——一種寒冷的星際氣體集合體,略微摻雜著塵埃——距離我們星系約10,600光年。分子云包含恆星形成的原材料,當引力導致雲中的氣體和塵埃向內坍縮時,恆星就誕生了。SDC 335雲似乎包含至少兩個緻密的團塊或核心,最終將形成大質量恆星。研究人員在一項研究報告中指出,其中一個原恆星核是銀河系中觀測到的質量最大的核之一(pdf),該研究將發表在《天文學與天體物理學》雜誌上。
研究人員只能訪問ALMA望遠鏡陣列中66個望遠鏡天線的一小部分,該陣列僅在兩個月前正式落成,但即使是ALMA的測試版也為檢查SDC 335的內部結構提供了卓越的解析度。“我們看到兩個核心位於雲的中心,其中一個質量非常大,”威爾士卡迪夫大學的天文學家尼古拉斯·佩雷託說,他是這項新研究的主要作者。“核心是單顆恆星或小型恆星系統(兩顆或三顆恆星)的直接前身。它基本上是一個非常寒冷緻密的氣體袋,將為正在形成的中心恆星提供物質。”
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質量較大的核心,研究人員將其命名為 MM1,包含約 545 倍太陽質量的物質,而較小的核心 MM2 則有 65 個太陽質量的物質。但恆星形成是一個混亂而劇烈的過程,核心中的大部分(如果不是全部)物質將被噴射回星際空間,而不是凝結成恆星。佩雷託和他的同事預計 MM1 將形成一顆質量是太陽 50 到 100 倍的恆星。
透過研究像 MM1 和包含它的雲這樣的天體,天體物理學家希望獲得關於最大質量恆星形成的新見解。至少出現了兩種關於分子云如何產生巨型恆星的總體思路:一種認為分子云總體上保持相對穩定,但部分分裂成核心,然後核心坍縮並吸入附近的物質來構建恆星。然而,研究人員認為,SDC 335 為另一種稱為全域性坍縮的過程提供了證據,佩雷託解釋說,在這種過程中,“分子云是動態環境,充滿了湍流,並且實際上是在非常大的尺度上坍縮。” 該雲包含一個相互 interlocking 的大規模絲狀網路,這些絲狀物似乎正在將氣體漏斗到中心正在形成的恆星。
但是,對 SDC 335 揭示的關於一般恆星形成的資訊的解讀可能會引起爭議。“資料非常漂亮,非常好,但它無法承受他們賦予它的重量,”加州大學聖克魯斯分校的馬克·克魯姆霍爾茨說,他沒有參與這項研究。
“我認為他們相當令人信服地表明,存在這些核心,並且它們正在相當迅速地從周圍環境中獲得質量,”克魯姆霍爾茨補充道。“我認為事實上,這些核心很可能形成大質量恆星。我懷疑的部分是他們說這表明雲處於全域性坍縮狀態的部分。原因是數字根本對不上。” 克魯姆霍爾茨說,測量到的質量流入雲中心核心的速率“遠低於如果他們所說的故事是正確的預期”。“如果這個雲處於全域性坍縮狀態,為什麼吸積率甚至遠低於您預期的水平?”
克魯姆霍爾茨認為,新的觀測結果最支援形成大質量恆星的中間路線,即不斷增長的原恆星核心從廣闊的區域吸入物質,而云並不會在所有地方同時坍縮。2010 年斯坦福大學、弗吉尼亞大學和日本新瀉大學的研究人員進行的一項研究模擬了分子云中大質量恆星的形成,得出了類似的結論。“過去,存在兩個非常明確的陣營:邊緣穩定雲內的坍縮斑點或全域性坍縮,”克魯姆霍爾茨說。“現實肯定介於兩者之間。”