恒星是如何诞生的？科学家研究红外暗云，揭秘恒星的“身世”

红外暗云(Infrared dark clouds, IRDC)是天空中可见的冷尘埃和气体的暗斑，与银河系中温暖尘埃的明亮漫射红外光形成对比。红外暗云是巨大的、寒冷的，并且富含促进气体引力坍缩成恒星所需的分子，因此红外暗云是研究恒星诞生的天然场所。

即使经过数十年的研究，形成大质量恒星（超过几个太阳质量的恒星）的详细过程仍不清楚，部分原因是这些恒星往往形成相对较快，并且伴随着特别强烈的辐射。有一种理论情景表明，气体中的湍流支持材料防止坍塌，直到核心变得足够大以克服它。另一个种则是低质量恒星首先形成，然后通过吸积成长为更大质量的恒星。

赫歇尔太空望远镜（The Herschel Space Telescope）以五个远红外波长（所有这些波长都比光学波长长一百倍以上）测量了大部分天空，其中非常冷的星际尘埃（只有几十开氏度）最为显着。

许多红外暗云的区域非常冷，以至于望远镜的灵敏度不足以在这些波段中最短的70微米处看到它们，这些区域被称为“70 微米暗区”（70 micron dark regions）。

天文学家团队利用ALMA毫米阵列研究这个70微米暗区，在那里可以看到年轻的高质量团块。该研究调查了十几个红外暗云，初步结果显示，大约有一半的核心小于约1个太阳质量——没有发现大于30个太阳质量的核心。

IRDC G023.477+0.114是调查中的十二个云之一，距离地球大约16000光年。它包含大约一千个太阳质量的物质，它之所以被选中，是因为它被认为是一个巨大的无星云，具有形成大质量恒星的潜力。光谱测量后发现它的稠密气体不是湍流，这意味着湍流（至少在这种情况下）不是支持核心防止坍缩成恒星的因素。

团队对新的ALMA测量结果进行彻底分析，空间分辨率约为十分之一光年，在结构中发现了11个核心，并测量了它们的质量，范围约为1到20个太阳质量。观测结果还在分子发射线图像中发现了四个平行的流出物，这表明恒星形成已经开始，即使在发展的早期阶段也是如此。因此，这个红外暗云不能再被认为是前恒星性质的。

天文学家根据观测到的11个核心的特性，测试了恒星形成的两种主要理论情景，并发现了与一种甚至两种替代方案一致的例子。科学家们认为，这个样本量仍然太小，无法得出任何明确的结论，但在70微米暗区研究中，对红外暗云完整样本中的核心分析最终将提供足够的统计数据来约束模型。

题为The ALMA Survey of 70 μm Dark High-mass Clumps in Early Stages (ASHES). IV. Star Formation Signatures in G023.477的相关研究论文发表在《天文物理期刊》（The Astrophysical Journal）上。

前瞻经济学人APP资讯组

论文原文：

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ac2365