【星协】宇宙那么多星,你的“星”在哪?

星协君 2022-09-18 09:53:46

意大利国家天体物理研究所(INAF)领导的研究团队,透过人工智慧技术应用到HI4PI巡天数据资料,发现银河系恒星在爆炸后所产生的印记。科学家分析这种氢原子分布的丝状结构,推断它保存古代超新星爆炸和银河系自转过程等资讯,论文发表在Astronomy & Astrophysics期刊上。

HI4PI计划目的是观测全天域氢原子(H I)分布现象,主要使用澳洲64米帕克斯(Parkes)射电望远镜、德国100米埃费尔斯贝格(Effelsberg)射电望远镜与美国110米绿堤射电望远镜(GBT)。这计划为观测氢原子发射波长21公分的无线电波,能观测到全天域氢原子分布及其径向速度的讯息,在结合银河系自转模型后,能了解发射源距离有多远。

为了分析银河系氢原子的分布,团队应用了一种常用于自动检查和分析卫星图像的数学演算法,梳理出氢气中不容易凭肉眼察觉的精细结构。这些细丝气体组成的广泛网状结构,靠近银盘的细丝大多是垂直于银河系盘面,少数不垂直的细丝方向似乎是随机分布的。在距离银河系盘面超过约3万3000光年的细丝大多是平行于银河盘面。研究人员表示,这些现象可能是多次超新星爆炸后的残余物,它们扫过气体并形成气泡结构,当达到银河平面上的特征尺度后气泡破裂,就像气泡酒中到达表面的气泡一样。

HI4PI计划所见银河系原子氢分布

团队认为星际介质很容易受到恒星和超新星的影响,所以发现这些丝状结构是理解星系中恒星形成过程的重要一步。此外,银河系外围细丝呈现水平结构处的大质量恒星数量很少,所以超新星数量也不多,这表示细丝特征能记录恒星的能量和动量塑造银河系气体的过程,可以帮助天文学家了解形成银河系圆盘的动力学,并能重建银河系的历史。

银河系中心附近原恒星盘

天文学家使用阿塔卡玛大型毫米及次毫米波阵列(ALMA),在银河系中心发现了一个具有两个旋臂,看似微型螺旋星系的吸积盘,围绕着一颗巨大的恒星旋转,这颗恒星距离地球约26,000光年。原恒星盘即新生恒星周围的吸积盘,是恒星形成的重要组成部分,可以不断地将气体从环境中传送到原恒星中,可说是恒星诞生和成长的摇篮。

在过去的几十年里,围绕在类似太阳质量原恒星的吸积盘广泛的被研究,并得到了大量的观测和理论成果。但对于大质量的原恒星,尤其是超过30个太阳质量的早期O型原恒星,其吸积盘是否发挥作用,以及如何在形成的过程中发挥作用却仍不清楚。这些大质量恒星的本质亮度可高达太阳的数十万倍,对整个银河系的环境产生强烈的影响。

在这项新研究中,研究团队使用ALMA对银河系中心人马座C分子云中的一颗大质量原恒星周围的吸积盘进行成像。这个圆盘直径约4,000天文单位,围绕着一颗32个太阳质量的早期O型恒星旋转。研究发现早期大质量O型恒星的形成确实历经了一个有吸积盘的阶段,且更有趣的是清晰地显示出类似于螺旋星系的两个旋臂,这在原恒星盘中很少见。由于重力不稳定性引起的分裂,可能会使吸积盘中出现螺旋臂,但在此研究中却发现吸积盘在重力上是稳定的。

天文学家在距吸积盘约8,000天文单位的地方,发现了一个约3个太阳质量的物体。透过数值模拟综合分析,重现了这个物体在1万多年前飞掠并扰乱吸积盘而导致旋臂形成的场景,而数值模拟与ALMA的观测结果完全吻合。因此研究团队表示最有可能的情况是吸积盘中的旋臂是由于入侵物体飞掠的遗迹。

吸积盘和飞掠天体的历史示意图。

银河系中心附近原恒星盘

360度全景图像覆盖了整个南部和北部的天球,揭示了围绕我们这个小小的蓝色星球的宇宙景观。这个华丽的星景是ESO在2009国际天文学年(IYA2009)框架内发起的GigaGalaxy Zoom项目中三张极高分辨率图像中的第一张。我们银河系的平面,我们从地球上的视角看到边缘。

在图像上切割了一条发光的带子。GigaGalaxy Zoom中使用的投影将观众放置在银河系的前面,银河系平面水平穿过图像 - 几乎就像我们从外面看着银河系一样。从这个有利位置,我们的螺旋星系的一般组成部分清晰地进入视野,包括它的圆盘,大理石上有黑暗和发光的星云,它拥有明亮的年轻恒星,以及银河系的中心凸起和卫星星系。随着拍摄时间的延长,来自太阳系的物体在星场中来来去去,有金星和木星等明亮的行星。出于版权原因,我们无法在此处提供完整的8亿像素原始图像,有兴趣的可以下载:www.eso.org/public/images/eso0932a/

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