就像看着初生的太阳：韦伯捕捉到了一颗活力四射的年轻恒星

有没有想过我们年轻的太阳在大约50亿年前的婴儿期是什么样子？

大胆的詹姆斯韦伯太空望远（JWST）捕捉到了一颗非常年轻的恒星的图像，它很像我们年轻时的太阳，尽管这颗恒星本身是模糊的。相反，我们看到的是超音速气体喷流。年轻的恒星在形成的过程中会喷射出大量的物质，这些物质会照亮周围的气体。喷流撞击气体时产生的发光区域被称为“赫比格-哈罗天体”。

当一颗年轻的恒星形成时，它开始于一个巨大的气体云。由于局部不稳定，气体开始坍缩，一颗年轻恒星的核心形成。随着气体密度的增加，由于不透明度的增加，年轻的原恒星不能很好地辐射热量。所以云变热，稳定了它，阻止了坍缩。但仍有更多气体落向年轻的原恒星，而它无法全部吸收。气体在原恒星周围形成一个旋转的圆盘。

这颗年轻的恒星沿着恒星的旋转轴从两个双极喷流中喷出一些这种物质。这个过程的细节仍在确定中，这就是为什么JWST正在研究赫比格-哈罗天体，命名为“赫比格-哈罗211（HH 211）”。HH 211 是离我们最近的赫比格-哈罗天体之一，距离英仙座只有1000光年。

韦伯望远镜很难看到喷流中的物质。但喷流会激发周围气体中的分子，比如氢、一氧化碳和一氧化硅。这些被激发的分子会发出红外光，JWST的NIRCam仪器收集了这些红外光。

建造JWST的原因之一就是为了研究年轻的恒星。年轻的恒星开始于巨大的气体云中，当恒星变大变老时，它们会吹走一些气体，露出自己。当恒星排出气体时，观察它们要容易得多，但到那时，研究年轻的原恒星已经太晚了。

凭借其强大的红外观测能力，JWST可以看到这些巨大的云内部，观察年轻的恒星和它们的HH天体如何运作。JWST比以往更多地揭示了这些恒星物体的细节。它的HH 211图像的空间分辨率几乎是相同物体的其他图像的十倍。

在图像的左下方和右上方可以看到弓形激波。JWST有能力向我们展示一些可见弓形激波中的多节团块。我们还可以看到来自恒星的高能喷流。它们有一个对称的“扭动”形状，这表明这颗婴儿恒星实际上可能是一颗双星（大多数HH天体来自双星）。这种摆动可能是恒星之间相互作用的结果。

多亏了对这些图像和研究，再加上以前的图像，科学家们确定了这些喷流、冲击波和周围物质的速度。HH天体的最内层流出物以大约80到100千米/秒的速度移动。这听起来很快，但实际上比来自更古老、更进化的恒星的类似流出要慢。

在弓形激波处，流出物的外部部分与周围气体发生碰撞时，速度要低得多。由于喷流中的物质在撞击气体时速度很慢，所以没有足够的能量将分子分解成组成它们的原子和离子。因此，研究人员得出结论，喷流是分子的。在更进化的原恒星中，更高的喷射速度会将分子分解。

这是一个有趣的发现。这表明，年轻的原恒星及其较慢的喷流，可能会用复杂的化学物质丰富它们周围的环境。其中一些化学物质是更复杂化学物质的基础，而其中一些化学物质与生命的出现有关。更老的原恒星不会有同样的效果，因为它们更快的喷射会将化学分子分解。

HH 211是一颗0级原恒星，我们的太阳在婴儿期也经历了同样的恒星演化的早期阶段。HH 211的质量只有太阳的8%左右，但随着它吸引更多的质量，它将成长为一颗主序星。最终，它的质量会大到足以引发聚变，然后它会离开原恒星阶段，喷流会消失，它会清除附近的模糊气体和尘埃。行星也会逐渐形成。

恒星形成是天体物理学中的一个大难题，也是一个非常活跃的研究领域。这是JWST的主要科学目标之一。恒星形成中的一个难题涉及到角动量问题。当恒星在气体云中形成时，气体云会有一定的旋转，从而产生角动量。随着气体向内坍缩，恒星的质量增加，但年轻恒星的引力最终会被气体不断增长的离心力所平衡。这就造成了一种僵局，两股力量相互对抗。为了进一步向内坍缩，系统必须释放一些角动量。这被称为“离心屏障”，粒子停止向原恒星移动，天体物理学家渴望了解更多关于这一点以及恒星如何继续生长。

这些图片是《自然》杂志上一项题为“最年轻恒星的流出物大多是分子”的研究的一部分。该研究的第一作者是汤姆·雷（Tom Ray），他是都柏林高等研究院宇宙物理学院的教授。

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