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恒星宝宝是饭桶?

发表时间:2021-05-03 06:54:00  来源:野望文存  浏览:次   【】【】【

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翻译:酥油饼

校对:王雨阳

编排:张少岩

后台:库特莉亚芙卡 李子琦  徐⑨坤 胡永威

原文链接:

https://www.nro.nao.ac.jp/news/2021/0416-takemura.html


在宇宙中,存在着一种叫做分子云的冷气团,其主要成分为氢分子。分子云中最为密集的区域被称作分子云核心(以下简称核心),它们零星分布在整个分子云中。“宝宝”星便是从这些核心中诞生,最终成为太阳那样的恒星。因此,核心就成了恒星之卵,是研究恒星诞生的重要天体。另一方面,宇宙中也有已经长大成“人”的星星(恒星)。有些恒星比太阳重,有些则比太阳轻,各种质量的恒星的个数(按恒星质量区分的数量分布)被称为初始质量函数。实际上,我们已知“成年”星的初始质量函数在银河系的各处都近乎相等,与其位置并无关系。然而,为了理解初始质量函数的普遍性,我们需要详细研究作为恒星之卵的核心的质量函数(按核心质量区分的数量分布),并做出能够解释这两个质量函数的恒星诞生模型。


在此前的各项研究中,我们可知核心的质量函数与恒星的初始质量函数具有相同之处。这表明恒星的诞生是在核心的内部完成的,此前学界普遍认为这是恒星形成过程的标准模型。然而,这些模型是由有限的区域和有限的核心数量导出的。因此,为了了解恒星形成的普遍过程,我们必须在更大范围、更清晰的图像基础上研究核心的质量函数。


本次研究着重于有着“恒星的摇篮”之称的典型恒星形成区域——猎户座大星云。我们将野边山45米毫米波射电望远镜(世界上最大的毫米波观测单碟射电望远镜之一)的观测数据与美国CARMA毫米波组合阵干涉仪的观测数据相结合,成功地制作出迄今为止最精确、范围最大的射电图像。我们可以在射电图像中直接研究核心那样的冷气团,给出猎户座大星云中存在的几乎所有核心的完整列表。


我们利用这一列表,对核心的质量函数与恒星的初始质量函数进行了详细的比较。其结果与过去的模型并不相同,以往的恒星形成学说无法解释本次观测到的核心的质量函数与恒星的初始质量函数。也就是说,与恒星之卵相比,“宝宝”星的质量要比我们认为的更重一些。“宝宝”星需要收集比它自身重量还多的气体才能“出生”。这是恒星形成过程的新模型,与我们此前认为的恒星诞生模型有较大的不同。


我们尚不明白“宝宝”星是如何收集气体的,或者说仍未探明其具体的“进食”情况。通过本次研究,我们能够知道的是“宝宝”星的“饭量”十分之大,如果不“吞食”与自己体重相当的周围气体,那么就无法成长为太阳那样的“成年”星。


(a)的背景为猎户座大星云周围的分子云分布图像,由日本国立天文台野边山45米毫米波射电望远镜的观测数据与CARMA(Combined Array for Research in Millimeter-wave Astronomy)的观测数据结合而成。同时,图中也标记了本研究中确定的分子云核心的位置。橙色的正方形表示随带幼年星的分子云核心。红色的圆圈与蓝色的十字分别表示受引力约束的无星分子云核心(预计未来会成为恒星的核心)和不受引力约束的无星分子云核心(无法明确未来是否会成为恒星的核心)的位置。虚线内侧为本研究中实行分析的区域。


(b) 是用斯皮策空间望远镜拍摄的猎户座大星云的红外图像。图像中的小点代表恒星。


(c)为本研究中得出的分子云核心质量的分布数据(绿:无星分子云核心,红:受引力约束的无星分子云核心)与预观测(Da Rio et al. 2012, ApJ, 748, 14D)中得到的恒星质量分布数据(紫)的叠加图。横坐标为恒星与分子云核心的质量,纵坐标则是各质量区间的恒星与分子云核心的数量。


此次的研究成果,以 “Takemura et al. ‘The Core Mass Function in the Orion Nebula Cluster Region: What Determines the Final Stellar Masses?’” 为题,于2021年3月22日刊登在美国天体物理学杂志《天体物理学报》(The Astrophysical Journal)上。



责任编辑:王雨阳

牧夫新媒体编辑部


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责任编辑:蔡学森