再大也是有基石的！發現大質量恆星的基礎

在過去的三年里，珍妮·卡拉漢帶領亞利桑那大學(UA)的本科生一起研究如何揭開銀河系中最巨大恆星是如何誕生的謎團。在天文學中，當涉及到大質量的恆星形成時，仍然有一個相當開放的問題，質量超過8個太陽質量的恆星是如何從塵埃和氣體雲中形成？天文學家們理解太陽大小的恆星的這一過程。雲中的粒子相互吸引，開始聚集在一起。重力起了作用，氣體在雲坍塌時流向雲的中心。經過數百萬年，這種氣體承受了如此大的壓力，以至於開始燃燒。當核聚變最終在壓縮氣體的核心開始時，恆星誕生了。

博科園-科學科普：通過觀察，可以證明形成像太陽這樣的恆星需要多少氣體和時間的理論，因為類日恆星的每一個階段——從氣體雲坍縮成恆星前核心，到恆星膨脹成紅巨星、坍縮成白矮星——都可以在整個星系中看到。但是天文學家們還沒有理解恆星是如何超過太陽質量8倍的。這種大小的恆星在生命的盡頭會爆炸成超新星，留下黑洞或中子星。在模擬中有一些關於大質量恆星形成的理論，但是我們還沒有在宇宙中看到這些初始條件。美國聯合航空航天大學天文系副教授Yancy Shirley說：有一種理論是大型岩心的形成。這些巨大的內核是密集的氣體集合，比它們所創造的恆星要大好幾倍，對於大質量恆星，核心必須至少是太陽質量的30倍，但很難找到這樣。

圖片：CC0 Public Domain

另一種理論是，多個低質量的岩心在一個氣體團中形成。低質量的核隨著它們爭奪團塊中的物質而成長，最終，其中一個核會長得足夠大，形成一個巨大的恆星。這是一場辯論：這兩幅畫中哪一幅更正確，還是兩者的結合？回答這個問題的第一步是確定恆星形成的最早階段，所以在Shirley的建議下，Calahan開始尋找顯示出崩塌氣體運動跡象的團塊，稱為「流入」。卡拉漢從超過2000個巨大寒冷的、似乎沒有星星的氣體雲中挑選了101個被試，這些氣體雲被稱為「無星團候選體」(SCCs)。儘管天文學家過去曾研究過超光速飛行，但他們中的許多人關注的都是最亮、質量最大的天體。卡拉漢的研究是獨一無二的，因為它是一個盲目的調查。

從太陽質量的幾百倍到幾千個太陽質量，SCCs Calahan是所有可能形成大質量恆星的氣體雲的代表性樣本。利用位於基特峰的UA的Steward天文台的亞利桑那射電天文台的12米射電望遠鏡，Calahan探測並追蹤了分子氣體oxomethylium (HCO+)發射的無線電波，HCO+發射出特定的無線電波長。使用望遠鏡來識別特別感興趣的物體，比如坍縮的SCCs，然後利用ALMA對感興趣的物體進行進一步研究。ALMA可以深入觀察氣體，找到用12米望遠鏡看不到的恆星或其他物體。氧甲基銨是空間中較豐富的離子分子之一，是一種高度活性的離子，在我們地球的大氣層中無法生存。

當氧甲基銨向觀察者移動時，波長被壓縮;當氣體遠離觀測者時，波長就會拉長。通過對波長的分析，卡拉漢確定了六個顯示出坍縮跡象的SCCs，表明氣體坍縮發生得很快，僅佔大質量恆星形成過程的6%。一方正在遠離我們，另一方正在向我們墜落。調查需要幾十個小時才能完成，卡拉漢和雪莉在八個月的時間裡花了19個周末研究SCCs。現在已經看到了這項研究的每個部分，要參與提問，觀察和減少數據。有資源和教員來教我們如何減少真實的數據，並觀察真實的望遠鏡，這對這個機構來說是獨一無二的。

博科園-科學科普｜參考期刊文獻 :《 Astrophysical Journal》,《 arXiv》｜研究/來自：亞利桑那大學，DOI：10.3847 / 1538-4357 / aabfea

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