如果天文学家有几十万年的时间等待,他们就可以观察现在仅仅是一个他们最近分析过的巨大气体和尘埃云,并看到一颗新生的巨大恒星——一颗可能在已知最重的恒星中名列前茅的恒星。当然,没有人有那么多时间,但即使现在,天文学家也可以研究这个云,以获得一个巨大的恒星(质量可能是太阳的100倍)形成过程的详细快照。这样的观察将帮助研究人员了解这些天体巨兽是如何形成的。
天文学家使用新的阿塔卡玛大型毫米/亚毫米波阵列(ALMA)在智利,窥视所谓的分子云——一种寒冷的星际气体集合体,略微掺杂着尘埃——距离我们星系约10,600光年。分子云包含恒星形成的原材料,当引力导致云中的气体和尘埃向内坍缩时,恒星就诞生了。SDC 335云似乎包含至少两个致密的团块或核心,最终将形成大质量恒星。研究人员在一项研究报告中指出,其中一个原恒星核是银河系中观测到的质量最大的核之一(pdf),该研究将发表在《天文学与天体物理学》杂志上。
研究人员只能访问ALMA望远镜阵列中66个望远镜天线的一小部分,该阵列仅在两个月前正式落成,但即使是ALMA的测试版也为检查SDC 335的内部结构提供了卓越的分辨率。“我们看到两个核心位于云的中心,其中一个质量非常大,”威尔士卡迪夫大学的天文学家尼古拉斯·佩雷托说,他是这项新研究的主要作者。“核心是单颗恒星或小型恒星系统(两颗或三颗恒星)的直接前身。它基本上是一个非常寒冷致密的气体袋,将为正在形成的中心恒星提供物质。”
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质量较大的核心,研究人员将其命名为 MM1,包含约 545 倍太阳质量的物质,而较小的核心 MM2 则有 65 个太阳质量的物质。但恒星形成是一个混乱而剧烈的过程,核心中的大部分(如果不是全部)物质将被喷射回星际空间,而不是凝结成恒星。佩雷托和他的同事预计 MM1 将形成一颗质量是太阳 50 到 100 倍的恒星。
通过研究像 MM1 和包含它的云这样的天体,天体物理学家希望获得关于最大质量恒星形成的新见解。至少出现了两种关于分子云如何产生巨型恒星的总体思路:一种认为分子云总体上保持相对稳定,但部分分裂成核心,然后核心坍缩并吸入附近的物质来构建恒星。然而,研究人员认为,SDC 335 为另一种称为全局坍缩的过程提供了证据,佩雷托解释说,在这种过程中,“分子云是动态环境,充满了湍流,并且实际上是在非常大的尺度上坍缩。” 该云包含一个相互 interlocking 的大规模丝状网络,这些丝状物似乎正在将气体漏斗到中心正在形成的恒星。
但是,对 SDC 335 揭示的关于一般恒星形成的信息的解读可能会引起争议。“数据非常漂亮,非常好,但它无法承受他们赋予它的重量,”加州大学圣克鲁斯分校的马克·克鲁姆霍尔茨说,他没有参与这项研究。
“我认为他们相当令人信服地表明,存在这些核心,并且它们正在相当迅速地从周围环境中获得质量,”克鲁姆霍尔茨补充道。“我认为事实上,这些核心很可能形成大质量恒星。我怀疑的部分是他们说这表明云处于全局坍缩状态的部分。原因是数字根本对不上。” 克鲁姆霍尔茨说,测量到的质量流入云中心核心的速率“远低于如果他们所说的故事是正确的预期”。“如果这个云处于全局坍缩状态,为什么吸积率甚至远低于您预期的水平?”
克鲁姆霍尔茨认为,新的观测结果最支持形成大质量恒星的中间路线,即不断增长的原恒星核心从广阔的区域吸入物质,而云并不会在所有地方同时坍缩。2010 年斯坦福大学、弗吉尼亚大学和日本新泻大学的研究人员进行的一项研究模拟了分子云中大质量恒星的形成,得出了类似的结论。“过去,存在两个非常明确的阵营:边缘稳定云内的坍缩斑点或全局坍缩,”克鲁姆霍尔茨说。“现实肯定介于两者之间。”