首次看到在银河系心脏的“恒星工厂”

By Robert Lea 

2022/8/27

Science & Astronomy

新的结果表明随年轻恒星漂移开，在我们银河系中的恒星形成从它的核辐射出去。

银河系中心的射手座B1区域是强烈恒星形成的家园. (Image credit: F. Nogueras-Lara et al. / MPIA)

天文学家已经首次重建了在银河系中心恒星形成的历史，发现从银河系的心脏向外辐射的恒星诞生。

结果还揭示在密包的银河系中心中大多数年轻的恒星仅以松散的关联形成并在数百万年的过程上进一步漂移开。

用位于智利的非常大望远镜（VLT）的HAWK-I红外相机，天文学家进行了星系核勘察（GALACTICNUCLEUS），比以往任何时候都更详细研究了围绕银河系中心一个64000平方光年的区域。

尽管在银河系的中心存在一个密集的恒星群的事实------ 距离地球约26000光年------但到目前为止只有一小部分这些恒星被观察到。

通过追踪该区域的一些缺失的恒星质量并收集300万颗恒星的数据，研究人员首次能够来研究这些年轻恒星的质量。

马克斯普朗克天文学研究所研究员和研究团队成员朗西斯科诺格拉斯拉娜在一份声明中说，“我们的研究代表在银河系中心发现年轻恒星中的一大步向前，我们发现的年轻恒星有一个超过400000个太阳质量的总质量。这比以前知道的在中心区域的两个大质量星团的结合起来的质量高出近十倍”。

该团队的发现------与以前的在我们银河系中心的恒星以密包星系团紧密形成的想法相矛盾------可以帮助科学家更好了解像在宇宙早期历史中见到的快速恒星形成和在所谓的“星爆星系”中看到的

按照质量，银河系每年仅以几个太阳的速度形成新恒星。另一方面，星爆星系每年产生数十甚至数百个太阳质量。这种快速的恒星形成发生在持续几百万年的爆发中------在一个宇宙尺度上相对较短的时间段。

这种高恒星形成率被认为在当138亿年老的宇宙大约40亿岁老时的星系中已经常见。

银河系的低恒星形成速率已经没有阻止天体物理学家用它来调查在其他星系中的恒星诞生，这要归功于银河系的中心区域。

距离银河系中央超大质量黑洞-射手座A*（Sgr A *）大约1300光年，恒星形成率比我们银河系的其他部分更高十倍，并且在过去的1亿年里一直如此。

这意味着银河系的核心是一个星爆星系的合适代表，甚至对一百亿年前的星系。

我们的银河系，银河系是一个相当缓慢的恒星产生者。(Image credit: Nick Risinger)

 星系中心的恒星形成

为了观测银河系的中心区域，天文学家仍然必须考虑几个挑战。首先，在银河系的圆盘中厚厚尘埃遮蔽我们的对银河系核心的观望。

处理这个的一种方法是来在红外、毫米或射电波长中做出观察，光能穿过尘埃。

甚至在这个问题被解决之后，银河系中心是如此稠密的事实意味着除了质量最大的恒星外天文学家有区分一颗恒星和另一颗恒星的困难。

 这意味着，虽然电离氢的观测------当来自炽热年轻恒星的紫外光从原子剥落电子时创造的------已经证实了我们银河系的核心正在发生快速的恒星形成，但因此产生的恒星一直难来发现的。

在这些新发现之前，天文学家一直只能定位大约10%的预测将居住在射手座A *周围的恒星质量。这种质量含量已经被包含在两个大质量星团和少量孤立的恒星中。

非常大望远镜由一系列26英尺（8米）的望远镜组成，这意味着一种结合了几个短曝光图像的叫全息成像的技术能被用于消除地球的大气层对银河系中心图像的模糊影响。

这允许天文学家来非常详细地检查该区域，这揭示了一个叫射手座B1的区域包含比以前的观测已经显示的更多的年轻恒星。

 “内部出去”恒星形成的证据

虽然该团队只能研究射手座B1中一些质量最大的恒星，但他们能够发现每颗恒星的亮度和光度------一颗恒星在一定时间内发出的光量。

通过检查恒星光度的统计分布，并将它们分类为一个“亮度括弧”，研究人员可以追踪它们的寿命、在什么时间形成了多少颗恒星，从而在银河系中心恒星形成的演化。

研究人员还发现射手座B1中的恒星不是一个大质量星团的部分，而是更被分散的。这表明这些恒星以松散的关联形成，这些随它们环绕银河系的中心在数百万年的时间已经溶解了。

虽然这种扩散在对射手座B1的观测中被特别发现，但它可以解释为什么只有像星系核这样的高分辨率研究已经能够发现在银河系中心的年轻恒星分散。

研究小组还发现射手座B1和银河系中心最内层的区域居住有更老的恒星的群------ 年龄超过70亿岁------ 而年龄在20亿岁到70亿随之间的恒星是短缺的。这可能表明银河系中心的恒星形成始于它的最内层区域，然后它们向外辐射。

类似的“内部出去”的过程以前已经被在其他星系中观察到，并且是围绕一个叫“核盘”中心区域创建一个小恒星盘的关键。

诺格拉斯拉娜和该团队现在将使用另一种非常大望远镜仪器跟进这些观测，这是一种叫K波段多对象光谱仪（KMOS）的高精度光谱仪。

通过直接的研究射手座B1恒星群的光并使用光谱学来评估它们的组成，研究人员应该能够单独识别一些非常年轻的恒星。

天文学家还将在几年内跟踪新定位的射手座B1恒星在银河系中心周围的快速运动，观察它们相对于彼此的位置怎样变化。这可以帮助更好地理解恒星怎样在它们存在的早期成组的。

马克斯普朗克天文学研究所负责人纳带因纽马叶尔在声明中说，“这两种测量结果将服务有望的证实，但肯定会完善现在发表的工作的结果，与此同时，我们和我们的同事将开始探索在银河系中心恒星形成的新见解能告诉我们关于其他星系中高生产率恒星形成的”。