天文学家在银河系偏远的区域发现26000光年外的婴儿恒星爆炸喷流 _银河系

在外星系发现的原恒星外流和喷流。左侧面板显示了通过ALMA观测获得的CO线发射图像。红色和蓝色的轮廓分别代表远离和朝向我们的高速喷射气体。灰度背景表示低速外流气体的分布。绿色恒星表示原恒星的位置。黄色和绿色方块表示本研究中用ALMA观察到的区域。来源：池田等人（新潟大学），背景：R.Hurt/NASA/JPL加州理工学院/ESO
据今日科学新闻：几个世纪以来，人类一直凝视着夜空，想知道星星是如何形成的。这些发光的灯塔散布在天空中，不是永恒的。每一个都承载着一个关于出生、成长和最终死亡的故事。为了揭示这些故事，天文学家长期以来一直将目光和仪器转向银河系的中心，在那里密集的气体和尘埃云会产生新的恒星。但现在，科学家们首次将这一探索扩展到我们银河系最偏远、最原始的角落之一，他们的发现改写了我们对恒星形成普遍过程的看法。
在一项突破性的发现中，天文学家使用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）首次在遥远的银河系中对原恒星喷流和外流进行了空间分辨探测。这些观测不仅为我们提供了一个了解恒星早期的窗口，还让我们得以一窥与银河系古代相似的化学和物理条件。
银河系郊区的一个罕见实验室
这项引人注目的研究的主题是一个被称为Sh2-283-1a SMM1的原恒星源，距离地球约26000光年，距离银河系中心近51000光年。这使它成为被如此详细研究的最遥远的年轻恒星之一。与靠近太阳的区域不同，银河系的这个遥远角落的重元素含量很低——天文学家称这些区域为低金属量环境。
在这里，比氦重的元素丰度仅为我们在太阳系附近发现的元素丰度的三分之一左右。在许多方面，这种环境反映了数十亿年前早期银河系的情况，当时几代恒星通过炽热的死亡使银河系富含更重的元素。因此，Sh2-283-1a SMM1提供了一个天然的实验室——一个研究恒星形成的机会，因为它可能发生在更原始的宇宙时代。
喷流和外流的惊人景象
这一发现的核心是一个令人敬畏的景象：一个由喷气和外流组成的双极系统从婴儿恒星中流出。ALMA无与伦比的灵敏度揭示了两种不同的结构。狭窄、高速的喷流从原恒星向相反的方向射出，而更宽、移动更慢的喷流则像翅膀一样向外扇动。
通过分析气体的多普勒频移，天文学家可以区分向地球移动的物质（蓝色）和远离地球的物质（红色）。这不仅为他们呈现了一幅静态的画面，还生动地描绘了恒星形成的动态过程。
也许最令人着迷的是这些外流的节奏。研究表明，它们是偶发的，而不是连续的。原恒星大约每900到4000年就会经历一次质量喷射，而不是稳定的流。这些间隔虽然在人类时间尺度上长得难以想象，但在恒星的生命中只是心跳。
这种停止和开始的节奏有一个重要的目的：它调节年轻恒星的生长。通过在爆发中喷射物质，原恒星释放出多余的质量和角动量，使其能够继续从周围的圆盘向内吸引物质。换句话说，这些外流不仅仅是副产品，而是控制恒星诞生的关键机制。
宇宙物理，独特化学
这项研究的核心启示之一是，恒星形成的物理学仍然是普遍的，无论它发生在星系的哪个地方。塑造太阳附近恒星的相同过程——喷流、外流、吸积和喷射爆发——即使在银河系最远的地方也在起作用。
然而，虽然物理学是一样的，但化学告诉了一个不同的故事。对一氧化碳（CO）和一氧化硅（SiO）等分子的测量表明，与靠近银河系中心的类似原恒星相比， Sh 2-283-1a SMM1中它们之间的比率较低。这表明，外星系中重元素的稀缺影响了尘埃颗粒和冲击化学的运作方式。
本质上，虽然恒星形成的“蓝图”在不同环境中是一致的，但当地的成分改变了这一过程的味道。这种二元性——宇宙物理学和可变化学——为我们对宇宙进化的理解增添了深刻的细微差别。
外星系的一个热核
更令人兴奋的是，Sh2-283-1a SMM1被列为热核。这些是围绕恒星形成的紧凑、温暖、化学物质丰富的区域，以其丰富的复杂有机分子而闻名。如此炽热的核心在银河系的郊区极为罕见；这是迄今为止距离银河系中心第二次此类探测。
原恒星本身的光度大约是太阳的6700倍，属于中高质量类别。它还含有复杂的分子，这突显了即使在这种金属贫乏的地区，化学物质也出乎意料地丰富。
该研究的合著者Takashi Shimonishi指出：“在外星系中发现如此干净的喷流结构是出乎意料的。” 。“更令人兴奋的是，原恒星被发现含有复杂的有机分子，这为从物理和化学角度研究更原始环境中的恒星形成开辟了新的机会。”
超越一颗星
虽然Sh 2-283-1a SMM1是核心，但它并不孤单。ALMA还检测到同一区域另外四颗原恒星的分子外流。这表明，星系外盘中的恒星形成不是一个孤立的事件，而是一个活跃而广泛的过程。
这一发现具有巨大的意义。它证实了恒星诞生的基本规则适用于整个银河系，无论金属丰度或与银河系中心的距离如何。同时，它强调了化学和分子组成的细节如何适应不同的环境。
连接现在与过去的桥梁
通过解析如此遥远的原恒星中的喷流和外流，天文学家在现代恒星形成和早期宇宙条件之间架起了一座桥梁。像Sh2-283-1a SMM1这样的低金属丰度区域与第一批恒星诞生的环境相呼应——那些塑造星系演化的巨大、寿命短的巨星。
在研究这颗原恒星及其邻居的过程中，科学家们获得了重建宇宙过去的难得机会。这些发现表明，即使化学成分随着环境的变化而变化，恒星诞生的物理学仍然是一个永恒的常数，将银河系的现在和它的古老起源联系在一起。
未来之路
这一发现不是终点，而是开始。天文学家现在计划扩大他们的调查范围，研究银河系郊区的更多原恒星。通过比较多个系统，他们希望揭示幕式喷射周期是否随金属性而变化，以及SiO等分子在不同条件下的行为。
每一次新的探测都将为宇宙之谜增添一块，加深我们对恒星——最终是行星和生命——如何在不同的化学景观中出现的认识。有了ALMA和未来的天文台，恒星形成研究的前沿正在不断向外推进，朝向星系的边缘，并穿越宇宙时间。
不断变化
最后，这一发现提供了一个深刻的提醒：虽然恒星形成的成分可能会有所不同，但物理学的配方仍然是一样的。Sh2-283-1a SMM1的喷流在数万光年的范围内爆发，与很久以前在婴儿宇宙中形成太阳附近恒星的过程相呼应。
通过在遥远的外星系捕捉到这一时刻，天文学家揭示了恒星诞生的故事既普遍又多样，既熟悉又陌生。我们今晚看到的星星不仅仅是遥远的光芒，它们是物质、能量和引力永恒之舞的生动见证，在宇宙的每个角落上演。
在Sh 2-283-1a SMM1中，我们不仅看到了一颗恒星的诞生，还看到了银河系最早篇章的反映，提醒我们宇宙在其浩瀚中，承载着穿越时空的节奏。