我们认为可能是恒星形成的一个开关,但事实似乎并非如此。
哈勃太空望远镜的新观测表明,从婴儿恒星流出的强大的天体物理喷流和恒星风并没有达到预期的抑制恒星生长过程的效果。这给我们的恒星形成模型带来了相当大的难题。
在人类时间尺度上,恒星的诞生是一个相当漫长的过程。我们并不能坐视一个小明星从《Go》到《哇》的形成。我们能做的就是找到一堆处于形成过程不同阶段的恒星,然后像拼图一样将它们拼凑起来。
最普遍接受的模型是这样的:首先,你需要从一团凉爽的星际分子气体云中非常致密的材料团开始。
如果密度足够,团块会在自身重力作用下塌陷,形成原恒星,并开始旋转。这种旋转导致其周围云中的物质形成一个圆盘,该圆盘像水一样流入排水沟,被其不断增强的引力无情地吸引到正在生长的恒星中。
但只有 30% 的初始云质量最终到达了恒星。到目前为止,我们实际上对原因有了一个很好的解释:随着恒星的生长,它开始产生强大的恒星风。此外,落入恒星的物质开始与恒星的磁场相互作用,沿着磁力线流向两极,在那里以强大的等离子体射流的形式被喷射到太空中。
这两种力的联合向外推力,称为一流的反馈,在恒星周围的分子云中雕刻出越来越大的空腔,最终剥夺其进一步生长的材料,并确定恒星的最终质量。
或者说我们是这么认为的。
(RB Andreo/DeepSkyColors.com、NASA、ESA、STScI、N. Habel 和 ST Megeath/托莱多大学)
在对猎户座复合体恒星形成区域(上图中以黄色突出显示)的 304 颗原恒星进行的研究中,天文学家没有发现任何证据表明流出空腔随着恒星的快速生长而稳定增长。
“在一个恒星形成模型中,如果你从一个小空腔开始,随着原恒星迅速变得更加进化,它的流出会形成一个越来越大的空腔,直到周围的气体最终被吹走,留下一颗孤立的恒星,”天文学家诺兰·哈贝尔说托莱多大学的。
“我们的观察表明,我们无法发现渐进式增长,因此空腔不会增长,直到它们推出云中的所有质量。因此,必须有一些其他过程正在进行,以消除那些不存在的气体。”最终不会成为明星。”
该研究需要来自许多太空望远镜的数据。赫歇尔太空天文台和斯皮策太空望远镜进行了调查猎户座复合体建立了数百颗原恒星的目录。根据调查中这些恒星的光芒,哈贝尔和他的团队按年龄对原恒星进行了排序。
然后,他们使用哈勃望远镜对周围的云区进行了近红外观测;其中一些如下图所示。尽管可见光无法穿透原恒星云,但红外波长可以,并且红外观测是探测浓密云区域的绝佳工具。
在这种情况下,正在形成的恒星的光会从空腔的边界反射出来,这使得天文学家能够绘制出其大小。
(NASA、ESA、STScI、N. Habel 和 ST Megeath/托莱多大学)
这项艰苦的工作产生了原恒星及其空腔的目录,按年龄排序……而较老的原恒星似乎没有更大的空腔。
“我们发现,在原恒星阶段结束时,大部分气体已经从周围的云落到恒星上,许多年轻恒星仍然具有相当狭窄的空腔,”天文学家汤姆·梅吉斯说托莱多大学的。
“因此,关于决定恒星质量和阻止气体流入的因素,人们普遍认为,这个不断增长的流出腔会带走所有气体。这对于我们关于恒星如何形成的想法非常重要。继续进行,但它似乎与这里的数据不符。”
研究人员表示,尽管风和喷流仍有可能在恒星形成中发挥一定作用,但这种作用似乎并不像我们想象的那么重要。有可能是速度较慢、密度较高的流出物造成的——这是一种类似的机制,但需要更长的时间来清理空腔——但如果没有更详细的观察,就不可能判断。
因此,这将是接下来的步骤之一。毫无疑问,天文学家还将寻求对恒星形成进行建模和模拟——尝试并识别其他机制,这些机制可以通过恒星反馈的较小贡献来停止生长。留意这个空间。
该团队的研究成果将发表在天体物理学杂志,并且可用于arXiv。