漫谈“恒星形成”

文图/中国科学院国家天文台  王俊杰

五年前,西藏还被国际天文界称为“北半球最后一块天文学尚未开垦的处女地”。如今，西藏第一座专业的天文台已经屹立在海拔4300米的羊八井。中国科学院西藏羊八井观测站内目前拥有一架3米口径的亚毫米波天文望远镜和5架40～50cm口径的光学望远镜。

当前，羊八井天文台最核心的望远镜是3米口径的观天慧眼CCOSMA亚毫米波望远镜，它最重要的任务是探索恒星形成的奥秘。

中国科学院国家天文台西藏羊八井观测站全景

恒星形成：宇宙起源的核心问题

恒星的一生与人和万物一样，都有其出生、成长和死亡的过程。当今国际天文学的研究重点是“两暗、一黑、三起源”，即暗物质、暗能量、黑洞、宇宙起源、天体起源和生命起源。其中起源问题的核心就是恒星是如何形成的，只有知道恒星是如何形成的，才可能知道星系、行星及生命是如何形成的。

恒星是如何形成的？

在星际空间普遍存在着极其稀薄的物质，这些物质主要由气体和尘埃构成。星际物质在空间的分布并不是均匀的，就像天上的乌云通常是成块地出现，形成弥漫的气尘复合星云。理论上，当星云向内的引力超过向外的气体压力时，它就会在自身的引力作用下坍缩。这片星云或者这个云核的密度和温度会变得越来越高，最终点燃内部的氢而发生核聚变。由聚变产生的热量会使得内部压强升高，进而停止坍缩，形成新的恒星。        

亚毫米波波段：恒星形成的重要观测依据

更加冷而致密的星际气体和尘埃，它们的热辐射谱的峰值及其辐射能量往往集中在毫米、亚毫米波段，在这些波段上的观测将为研究恒星的最早期形成过程提供十分重要的信息。

屈指可数的亚毫米波天文台

至今为止，世界上地基毫米、亚毫米波望远镜的现存数量远低于光学、红外及射电望远镜的现存数量，由于亚毫米波望远镜及其接收设备研制技术难度极大，且在世界范围内能达到亚毫米波观测条件的台址十分稀少，因此，世界上的亚毫米波天文台更是屈指可数。

世界上最昂贵的地基天文望远镜设备------ALMA亚毫米波望远镜阵列

西藏羊八井天文台夜景，天空背景是星迹线

探索恒星形成奥秘的最佳观测地点——羊八井观测站

值得一提的是，中国的青藏高原也有潜在优良的亚毫米波天文台址。一直以来，中国在恒星形成研究方面还缺少足够的高技术观测设备。自2010年起，中国科学院国家天文台联合国内多家单位与德国科隆大学成功合作——将3米口径亚毫米波望远镜由瑞士阿尔卑斯山海拔3100米Gornergrat拆移至中国西藏当雄县海拔4300米的羊八井，并对其进行技术设备的升级改造。这是中国第一架可用于常规天文观测的亚毫米波望远镜，也是目前位于北半球台址海拔最高的亚毫米波望远镜，这对于中国天文界在恒星形成研究领域及亚毫米波天文技术领域的发展有着至关重要的推动作用。

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