“大质量恒星“出生”要排队，新观测挑战恒星形成理论”

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左文科技日报实习记者在紫月

太阳对人类非常重要。 但是，离我们最近的恒星是银河系千亿颗恒星中普通使用的，是“头”小矮行星。

虽然宇宙中比太阳“头”大的恒星，特别是大质量的恒星很少见，但真正支配着整个银河的命运。 大质量恒星是如何诞生的一直是个未解之谜。

最近，中国科学院上海天文台研究员刘铁领衔的国际团队利用阿塔卡玛毫米波/亚毫米波阵列望远镜( alma )，开展了大质量恒星形成区的3毫米观测项目( atoms项目)，首次对146个活跃恒星形成区进行了超高分辨率的观测 相关研究成果发表在《皇家天文学会月刊》上。

稠密气体“孕育”恒星有规则

恒星多诞生于银河内部的分子云，质量较大的恒星也不例外。 因为孕育这种恒星的分子云也被称为恒星形成区域。

迄今为止的观测表明，分子云中最致密的部分分子云核是恒星的形成场所。 因此，弄清分子云中稠密的分子气体分布是研究恒星形成的关键。 但是，受限于目前望远镜的分辨率，以往学术界缺乏对大质量恒星形成区域内部稠密分子分布的系统研究。

此次研究人员完全利用高分辨率的alma望远镜，在前人研究的基础上开辟了另一条道路，发现了稠密气体孕育恒星的规律。

根据银河和分子云的尺度，单位时间内形成的恒星质量(恒星形成率)与稠密分子探针(氰化氢分子等)的放射线光度呈线性关系，即所谓“稠密分子恒星的形成规律”。

迄今为止，该行业的研究使用了光学上较厚的分子光谱跃迁。 光学厚度意味着光在传输过程中被吸收或散射的比例很高。 光学上薄的分子光谱线相反。 “光学上较厚的光谱线主要从分子云的表层部辐射，那里的密度很低。 因此，仅靠光学较厚的光谱线无法研究分子云内部的超致密结构，有可能大幅低估分子云的气体密度和质量。 ”。 刘铁说:“相反，光学薄分子的释放能够穿透层层雾气，到达分子云内部的中心。”

此次研究首次利用光学薄同位素分子谱线研究了“稠密分子恒星形成的规律”。

他们发现，不同分子云中相同质量稠密气体形成的恒星质量几乎相同。 另外，虽然光学上确认了较厚的光谱线完全无法示踪剂分子云内部最致密的部分——分子云核，但是光学上较薄的光谱线很好地显示了分子云中分子云核的空间分布。

另外，统计学上发现，光学上较厚的谱线和光学上较薄的谱线可以很好地示踪整个分子云稠密的气体质量和恒星形成率。

空之间的分布与理论预测相反

更感兴趣的是，研究者发现在同一分子云中，大质量恒星的形成过程有明显的先后顺序。

在直径3.26光年的区域内，最多可形成5代大质量恒星，如大质量无星云核候选体、大质量原星、大质量热核、超致密电离氢区域、膨胀的慧状电离氢区域等。

“大质量的恒星不是孤立形成的，而是一颗颗形成的。 也就是说，同一分子云中的小区域形成了许多大质量恒星”刘铁进一步解释说，研究人员发现同一分子云中形成的大质量恒星有明显的年龄差异，这就像家族繁殖一样，有“多世同堂”的味道。

“它们不仅在形成时间上有优先顺序，在空之间的分布也有明显的差异。 这真是太棒了。 还需要探索。 ”。 刘铁说。

“有趣的是，在此次研究中，大质量恒星并不是最初形成于分子云中的气体团的重力中心，这与以往的理论预测不同，挑战了现在的大质量恒星形成理论。 ”。 刘铁说。

传统的一点理论模型认为，在一个分子云气团中，最大质量的恒星首先形成于气团的重力中心。 这是因为中心部位的重力势最低，分子云中的气体容易落入重力中心，重力中心的分子云的核更容易“获取原料”，所以最先崩溃成为恒星。

此次研究结果与理论预测相反，发现气团周围形成的大质量恒星演化阶段较晚，也就是年龄较大，但气团中心形成的大质量恒星比较年轻。

“这和我们以往的认识不同。 当然这需要更有说服力的统计研究。 我们目前正在利用atoms数据进行相关统计研究，如果这种现象很普遍，一些恒星形成理论和模型就有可能被完全改写。 ”。 刘铁说。