如何喂養(yǎng)“恒星寶寶”

■安德里亞·湯普森

在星系中，有一些大量氣體和塵埃集中的區(qū)域，如果這些氣體足夠寒冷和密集，就會(huì)收縮形成恒星。這些恒星通過持續(xù)吸收周圍的氣體而“生長(zhǎng)”。這個(gè)氣體和塵埃盤——即拱星盤（circumstellar disk）也會(huì)形成行星系統(tǒng)，就像我們的太陽系一樣。

觀察年輕的恒星能夠使天文學(xué)家更好的了解，是什么機(jī)制控制著恒星形成的過程。但是距離我們最近的恒星形成區(qū)域也有500光年。因?yàn)榫嚯x太遙遠(yuǎn)，從地球上看去，這種氣體盤似乎非常小，所以天文學(xué)家們必須通過專門的儀器來觀測(cè)這些結(jié)構(gòu)里的細(xì)節(jié)。

一個(gè)天文學(xué)家組成的國(guó)際小組使用了兩套這種儀器來觀測(cè)屬于赫比格Ae/Be天體（Herbig Ae/Be objects）家族的六顆年輕恒星的內(nèi)部氣體環(huán)境，這些恒星比太陽小幾倍，并且還在成長(zhǎng)。這一發(fā)現(xiàn)發(fā)表在近期的《天文學(xué)和天體物理學(xué)》雜志上。

兩種技術(shù)

干涉測(cè)量法（nterferometry）是解決遙遠(yuǎn)星體觀測(cè)問題的最好方法之一，該方法將兩個(gè)或更多望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)結(jié)果結(jié)合起來，所以觀測(cè)結(jié)果的分辨率能夠達(dá)到一種“超級(jí)望遠(yuǎn)鏡”的效果，這個(gè)超級(jí)望遠(yuǎn)鏡的直徑等于這兩個(gè)（或更多個(gè)）望遠(yuǎn)鏡之間的距離，這個(gè)距離可能會(huì)有好幾百英尺。

這種超級(jí)望遠(yuǎn)鏡干涉計(jì)（Very Large Telescope Interferometer，簡(jiǎn)稱VLTI)能夠讓天文學(xué)家達(dá)到1毫角秒（milli-arcsecond）分辨率的目標(biāo)，這相當(dāng)于在50千米之外看英文的句號(hào)那樣的小點(diǎn)。

天文學(xué)家將干涉測(cè)量法和光譜學(xué)結(jié)合，或?qū)⒉煌墓庵喜煌伾瑏頇z測(cè)這些年輕恒星噴射的氣體，這種噴射可能與恒星的形成過錯(cuò)有關(guān)。對(duì)于造成這種噴射的確切原因，天文學(xué)家們已經(jīng)爭(zhēng)論了很久。

“至今這種年輕恒星氣體噴射的原因仍在爭(zhēng)論之中，因?yàn)橐郧暗脑O(shè)備分辨率過低，不能用來研究靠近恒星周圍的噴射氣體?！钡聡?guó)馬克斯·普朗克協(xié)會(huì)射電天文研究所的斯特凡·克勞澤（Stefan Kraus）說：“但是結(jié)合光譜學(xué)和干涉測(cè)量法，VLTI給了我們機(jī)會(huì)，讓我們能夠區(qū)別造成我們所觀察到的氣體噴射的物理機(jī)制。”

氣體噴射

至今為止的大部分干涉測(cè)量法都只研究了緊緊圍繞著年輕恒星周圍的塵埃，但天文學(xué)家想更靠近地觀察同一區(qū)域內(nèi)的氣體?！皦m埃只占拱星盤總質(zhì)量的百分之一，氣體是主要組成部分，而氣體的噴射可能決定了正在形成的行星系統(tǒng)的構(gòu)造?！痹撗芯款I(lǐng)導(dǎo)人之一，法國(guó)格勒諾布爾觀察研究所 （Observatoire de Grenoble）的埃里克·塔圖利（Eric Tatulli）說。

科學(xué)家猜想，氣體噴射可能有兩種機(jī)制：一種是物質(zhì)被吸到恒星表面上，另一種是氣體就像來自于拱星盤的風(fēng)一樣噴射出。該研究為這兩種機(jī)制都找到了證據(jù)。

對(duì)這六顆恒星的研究中，其中兩顆顯示出吸收物質(zhì)的證據(jù)。另外四顆則顯示物質(zhì)流出的證據(jù)，不是作為恒星風(fēng)（stellar wind）延伸出來，就是像來自于拱星盤的風(fēng)。

其中一顆恒星的塵埃區(qū)域似乎比預(yù)計(jì)的更接近這顆恒星。塵埃如此接近恒星，因此溫度可能高得足以讓它們蒸發(fā)。但實(shí)際情況并不是這樣，所以天文學(xué)家懷疑，該區(qū)域的氣體可以屏蔽來自恒星的光，使它們不至于被加熱到蒸發(fā)。

這些新的觀測(cè)報(bào)告顯示，我們有可能研究圍繞新生恒星的拱星盤中的氣體部分，而將來的觀測(cè)可能產(chǎn)生更多關(guān)于恒星形成的有價(jià)值的資料。

克勞澤說：“將來，使用VLTI的干涉測(cè)量法能夠讓我們測(cè)定氣體的空間分布和運(yùn)動(dòng)，可能解釋我們所觀察到的由拱星盤或恒星風(fēng)發(fā)射的氣體及其痕跡?！?/p>

這項(xiàng)研究得到了意大利國(guó)家天體物理研究所（Italian National Institute for Astrophysics法國(guó)國(guó)家科研署（Agence Nationale de la Recherche ，簡(jiǎn)稱 ANR)的部分資助。