天文学家在尼斯星云中验证了“触发恒星形成”效应

恒星形成是宇宙中最古老的过程之一。在银河系和大多数其他星系中，它以冰冷、黑暗的气体和尘埃的形式展开。天文学家通过研究恒星形成的地点来了解这一过程。尽管他们对此了如指掌，但有些方面仍然神秘。对于 Vulecula 星座中的“尼斯星云（Nessie Nebula）”来说，情况尤其如此。由天文学家詹姆斯·杰克逊（James Jackson）领导的一个国际团队研究了该星云及其嵌入的恒星诞生区域。他们发现，它经历了一种名为“触发恒星形成（triggered star formation）”的多米诺骨牌效应。

上图：尼斯星云一部分的三色合成图，显示了两台斯皮策仪器的红外观测结果。中心下方的亮红色圆形区域是触发恒星形成的地点。

所以，在恒星形成领域仍然存在的一个有趣而开放的问题是，当恒星形成并向周围介质喷射能量时会发生什么？它会产生新的恒星，还是会阻止新的恒星的形成？

为了回答这些问题，天文学家詹姆斯·杰克逊和一个国际观察员小组深入观察了尼斯星云。这就是所谓的“红外黑云”（IRDC），官方目录名为“Lynds 772”。杰克逊几年前将其命名为“尼斯湖水怪星云”。这是因为它很像苏格兰著名的、难以捉摸的湖怪的细长版本。研究小组的发现表明，触发恒星的形成，实际上是在这个星云的特殊情况下发生的。

透视尼斯星云

2013年，哈佛天体物理中心的艾莉莎·古德曼（Alyssa Goodman）博士称，尼斯星云是银河系的“骨头”之一。这是因为它是银河系中众多尘埃细丝网中的一个。她说：“尼斯的骨头可能位于螺旋臂内，或者它是连接更大胆的螺旋特征的网络的一部分。”她指出，它可能长至少80秒差距，宽约半秒差距。

作为银河系的“骨头”，它是寻找触发恒星形成的最佳地点。尼斯整个长度的密度约为每秒差距600个太阳质量。它也很冷，平均温度约为10K。银河系中有很多这样的冷云，尤其是像著名的“创世之柱”或船底座星云的一些区域。

上图：创造之柱类似于年轻恒星正在形成的尼斯星云。

当重力将云中的物质推到一起形成一个热核时，一颗恒星就开始了。温度和压力上升，最终，一颗恒星诞生了。根据天文学家詹姆斯·杰克逊的说法，尼斯星云的密度实际上足以形成许多非常大质量的恒星。他说：“我所说的高质量，是指一颗质量大约是太阳8倍甚至更多的恒星。它们比太阳拥有更多的能量，它们将这些能量注入周围的物质，形成这些氢离子气泡，使周围的气体电离。”

从本质上讲，这些H II气泡是由炽热的年轻原恒星的恒星风推入周围空间，并对那里的气体进行光电电离（或加热）而形成的。当它们膨胀时，会搅动周围的物质。这创造了大量的能量。杰克逊说：“我想回答的问题是，这种充满活力的反馈是否会引发或阻碍其他新星的形成？”。

尼斯星云中的多米诺骨牌效应

触发恒星形成的场景需要一套近乎完美的环境，从寒冷稠密的星云开始。一旦一颗恒星（或一组恒星）形成，它的 H II 气泡就会触发下一颗恒星的诞生过程。这个过程不断重复，几乎就像多米诺骨牌效应。

那么，这种触发的恒星形成真的发生了吗？杰克逊指出了两种不同的情况。“如果气泡只是分散气体，那么气体就会消失，恒星就不会形成，”他说。“另一方面，如果你有一团几乎准备好形成恒星的气体，但还没有完全形成，你能用膨胀的外壳撞击它并压缩它吗？它可能会把它推到边缘，然后重力就会接管。有人说你创造了新的恒星，也有人说你没有。”

为了找到答案，研究小组用红外敏感的 SOFIA 飞行天文台观察了尼斯。这使他们能够透过气体云和尘埃云看到星云的中心区域。他们将观测结果与澳大利亚望远镜紧凑型阵列和莫普拉射电天线的射电数据相结合。他们瞄准了最明亮的年轻恒星，名为“AGAL337.916-00.477”。这个高质量的恒星物体是星云中云的一部分，星云中还有其他几个高质量的年轻恒星物体和所谓的“尘埃核心”，恒星形成的过程正在那里发生。“AGAL337.916-00.477”很有趣，因为它似乎有自己的双叶流出物，这可能会在未来引发其他新恒星的形成。

上图：尼斯星云中AGAL37.916-0047形成的部分，位于膨胀的H II气泡和星云丝状结构之间的界面。

触发多米诺骨牌

这颗原恒星能告诉我们关于触发恒星形成的什么信息？首先，它的位置是一个很大的暗示。它直接位于一个由附近恒星诞生产生的膨胀的 H II 气泡和尼斯星云体内丰富而致密的灯丝之间的交叉点。气泡包含高能恒星和 H II 区域，以及明亮的年轻原恒星。研究小组专门研究了气泡和灯丝的交汇处，发现了温暖的氨气和一氧化硅（SiO）发出的无线电辐射。

杰克逊说：“这些都是震惊的迹象。这意味着，来自膨胀气泡的气体猛烈撞击薄膜，并在尼斯灯丝的那个位置加热和压缩它。”

上图：这张图显示，原恒星位于尼斯星云中一个正在膨胀的H II气泡的激波前沿。激波产生了氨脉泽，它追踪激波前沿。

杰克逊称这些观测结果是“确凿的证据”，证明激波前沿正以超音速撞击灯丝，而这种碰撞正是发光原恒星形成的原因。杰克逊说：“与气泡的碰撞压缩了灯丝，然后这些物质就会坍缩成一颗原恒星。这很酷的一点是，它暗示了一个多米诺骨牌倒下的场景。一颗恒星会产生一个气泡，这个气泡会在灯丝中产生另一颗恒星。这就是你所看到的，一堆气泡沿着灯丝排列。”

这些观测结果向天文学家展示了恒星诞生过程的另一个方面。杰克逊说：“我们早就知道尼斯是恒星的诞生地。”他指出，尼斯正准备坍缩成更多的恒星。“我们想知道，老一代恒星是否能在丝状云中触发新恒星的诞生。有了这些数据，我们可以看到触发过程的作用。”

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