由CEA-IRFU天體物理系-AIM實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)國際小組，現(xiàn)在獲得了關(guān)于恒星質(zhì)量分布起源的新線索，結(jié)合了來自大型干涉儀ALMA和由歐洲南方天文臺(ESO)和赫歇爾空間天文臺操作APEX射電望遠(yuǎn)鏡的觀測數(shù)據(jù)。

多虧了ALMA，天文學(xué)家已經(jīng)在所謂的貓掌星云中，發(fā)現(xiàn)了比在太陽附近觀察到更大質(zhì)量的原恒星致密核心的存在，該星云位于大約5500光年遠(yuǎn)的地方。天文學(xué)家已經(jīng)證明，星際細(xì)絲的質(zhì)量分布和恒星質(zhì)量分布之間存在著密切的聯(lián)系。

母細(xì)絲的密度（或每單位長度的質(zhì)量）是控制新形成恒星質(zhì)量的關(guān)鍵參數(shù)。這一發(fā)現(xiàn)為恒星質(zhì)量的起源提供了一條關(guān)鍵線索，這些研究結(jié)果已發(fā)表在《天文學(xué)與天體物理學(xué)》期刊上。恒星是宇宙的主要組成部分，恒星的生命幾乎完全由其初始質(zhì)量決定。但是，恒星誕生時(shí)質(zhì)量分布的起源（天文學(xué)家稱之為初始質(zhì)量函數(shù)）仍然是一個(gè)懸而未決的問題。長期以來，天文學(xué)家一直認(rèn)為恒星是由或多或少的球狀星際云坍塌而形成。

恒星質(zhì)量之謎

但從2009年開始，赫歇爾空間天文臺在遠(yuǎn)紅外和亞毫米波段進(jìn)行觀測，揭示了恒星主要是在冷氣的致密細(xì)絲中誕生，從而實(shí)現(xiàn)了根本性的研究突破。當(dāng)這些長絲氣體在溫度僅為~10K(絕對零度以上10度)時(shí)，達(dá)到每光年長度約5個(gè)太陽質(zhì)量的臨界密度閾值時(shí)，質(zhì)量濃度就足以形成恒星。通過觀測太陽附近的星際云，赫歇爾衛(wèi)星的結(jié)果表明，所有形成恒星的細(xì)絲寬度都差不多，接近0.3光年。在這些云中，由細(xì)絲碎裂形成的恒星特征質(zhì)量約為0.3個(gè)太陽質(zhì)量。

但是赫歇爾衛(wèi)星圖像的靈敏度和分辨率，不足以研究更遠(yuǎn)云中的這種碎裂過程。為了更好地理解比太陽質(zhì)量大得多的恒星，是如何在星際細(xì)絲中形成，天文學(xué)家不得不使用比赫歇爾天文臺更高分辨率的儀器，例如APEX射電望遠(yuǎn)鏡上的ARTémis相機(jī)和大型ALMA干涉儀，兩者都位于智利的阿塔卡馬沙漠。ALMA研究重點(diǎn)是一個(gè)被稱為NGC6334的大質(zhì)量恒星形成區(qū)域，也被稱為貓掌星云，位于距地球約5500光年的地方。這個(gè)星云是第一批由ARTémis相機(jī)在波長為350μm觀測時(shí)“拍攝”的區(qū)域之一。

ARTémis圖像顯示，主絲的寬度約為0.5光年，與赫歇爾對太陽附近的測量結(jié)果非常相似。來自AIM實(shí)驗(yàn)室的研究人員使用ALMA干涉儀繪制部分貓掌星云細(xì)絲。反過來，ALMA圖像顯示，該細(xì)絲的結(jié)構(gòu)與太陽附近的非常相似，由纏繞在一起的“粗細(xì)絲”和原恒星凝聚體組成。但是這些原恒星凝聚在這里的質(zhì)量要大一個(gè)數(shù)量級，這樣看來，星際細(xì)絲在質(zhì)量上以非常相似的方式碎裂，而不管它們的密度如何。但是由細(xì)絲碎裂產(chǎn)生的原恒星凝聚特征質(zhì)量，隨著細(xì)絲的線性密度而增加。

這種密切的關(guān)系，第一次被證明，強(qiáng)化了在致密分子氣體的細(xì)絲中，形成恒星可能是一個(gè)準(zhǔn)宇宙過程的觀點(diǎn)。這樣的細(xì)絲代表恒星誕生的基本“積木”，而細(xì)絲密度（或每單位長度的質(zhì)量）似乎是最終決定所形成恒星質(zhì)量的關(guān)鍵參數(shù)。因此，恒星的質(zhì)量分布將部分地“繼承”于細(xì)絲線密度的分布。但是恒星質(zhì)量之謎還沒有完全解開，作為這項(xiàng)研究的結(jié)果，一個(gè)新問題出現(xiàn)了：恒星形成絲密度分布的起源是什么？研究人員懷疑磁場和細(xì)絲內(nèi)部磁力線的組織在這里起著重要作用。

博科園｜研究/來自：Astronomy & Astrophysics

參考期刊《天文學(xué)與天體物理學(xué)》

DOI: 10.1051/0004-6361/201935689

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