一颗恒星诞生：附近星系的图像提供了恒星形成的线索

发布时间：2023-02-17 20:18:14 栏目：生活

导读 人们普遍认为，除了行星、恒星和小行星等大型天体外，外层空间是空的。事实上，星系充满了一种叫做星际介质(ISM)的东西，也就是说，气体和

人们普遍认为，除了行星、恒星和小行星等大型天体外，外层空间是空的。事实上，星系充满了一种叫做星际介质(ISM)的东西，也就是说，气体和尘埃渗透到这些大物体之间的空间中。重要的是，在适当的条件下，新恒星是从ISM形成的。



现在，加州大学圣地亚哥分校的研究人员与全球项目团队合作，在《天体物理学杂志快报》的特刊上发布了他们的发现，专门介绍了他们通过JWST周期1财政计划使用先进的望远镜图像进行的工作。

“使用JWST，你可以以非常高的分辨率制作令人难以置信的附近星系地图，提供星际介质的惊人细节图像，”该项目的联合首席研究员物理学副教授Karin Sandstrom说。

虽然JWST可以看到非常遥远的星系，但Sandstrom小组研究的星系相对较近，距离我们大约30万光年，其中包括一个被称为幻影星系的星系。也被称为M74或NGC 628，天文学家至少从18世纪就知道幻影星系的存在。

Sandstrom与博士后学者Jessica Sutter和前博士后学者Jeremy Chastenet(现就职于根特大学)一起专注于ISM的一种特定成分，称为多环芳烃(PAHs)。多环芳烃是小颗粒的尘埃 - 分子大小 - 正是它们的小尺寸使它们对研究人员如此有价值。

当多环芳烃吸收来自恒星的光子时，它们会振动并产生可以在中红外电磁光谱中检测到的发射特征 - 这通常不会发生在ISM的较大尘埃颗粒中。多环芳烃的振动特征使研究人员能够观察到许多重要特征，包括尺寸、电离和结构。

这是桑德斯特罗姆从研究生院开始就感兴趣的事情。“斯皮策太空望远镜观察的是中红外，这就是我在博士论文中使用的。自从斯皮策退役以来，我们没有太多的机会获得中红外光谱，但JWST令人难以置信，“她说。“斯皮策有一面0.8米的镜子;JWST的镜子是6.5米。这是一个巨大的望远镜，它有惊人的仪器。我已经等了很久了。

尽管多环芳烃的质量不是整个ISM的很大一部分，但它们很重要，因为它们很容易电离 - 这个过程可以产生光电子，加热ISM中的其余气体。对多环芳烃的更好理解将导致对ISM的物理学及其运作方式的更好理解。天体物理学家希望JWST能够提供多环芳烃如何形成，它们如何变化以及它们如何被破坏的观点。

由于多环芳烃均匀分布在整个ISM中，因此研究人员不仅可以看到多环芳烃本身，还可以看到周围的一切。以前的地图，比如斯皮策拍摄的地图，包含的细节要少得多——它们基本上看起来像银河系的斑点。随着JWST提供的清晰度，天体物理学家现在可以看到气体细丝甚至新形成的恒星吹出的“气泡”，其强烈的辐射场和由此产生的超新星蒸发了它们周围的气体云。

为了获得JWST的观察时间，周期1资金计划团队必须设计包括暴露长度和过滤器等细节的观察结果。一旦他们的提交被接受，负责JWST科学和任务操作的太空望远镜科学研究所就会捕获和处理数据。该程序总共包括来自19个星系的数据。

周期1财政计划是一个名为PHANGS(附近星系高角分辨率物理)的更大项目的一部分。PHANGS使用来自智利阿塔卡马大型毫米波阵列(ALMA)和甚大望远镜的多波长图像研究恒星形成和ISM。然而，由于恒星形成的密集云层含有大量尘埃，因此光学光线很难穿透内部看到内部发生的事情。使用中红外光谱允许研究人员使用相同的灰尘及其明亮的发射来获得高分辨率，详细的图像。

“我最兴奋的事情之一是，现在我们有了ISM的高分辨率示踪剂，我们可以绘制各种东西，包括弥漫气体的结构，它必须变得更密集和分子才能形成恒星形成，”Sandstrom说。“我们还可以绘制新形成的恒星周围的气体，那里有很多'反馈'，例如来自超新星爆炸的反馈。我们确实可以非常详细地看到ISM的整个周期。这就是星系如何形成恒星的核心。