震驚，恆星竟是“多親”？
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翻譯：
甘林
審閱：牧夫天文校對組
編排：蘇奕月
後臺：庫特莉亞芙卡 李子琦 徐⑨坤
胡永葳
原文連結：
https：//www。nro。nao。ac。jp/news/2021/0310-tachihara。html
恆
星
恆星是由漂浮在宇宙空間中的分子云在自身引力的作用下收縮而形成的，質量各不相同。大質量恆星和眾多恆星都是在巨大的星團中形成的。巨大星團的誕生，需要在短時間內將大量氣體等物質擠進狹小的空間，而其機制一直是個謎。
來自名古屋大學、大阪府立大學、日本國立天文臺等機構的研究人員組成的研究團隊發現，漂浮在宇宙空間中的分子云之間的碰撞是星團誕生的主要機制。該研究成果不僅需要藉助日本國立天文臺野邊山宇宙電波觀測所的45米射電望遠鏡和ALMA等望遠鏡持續觀測10年以上所得到的龐大資料進行分析研究，還結合了對觀測資料的再現數值模擬等理論研究。分子云之間的碰撞不僅出現在銀河系，在其他很多的星系中也存在，是一種普遍現象。銀河系在誕生後不久就與其他星系發生了碰撞，兩星系中的分子云之間頻繁發生的碰撞大大提高了被稱為球狀星團的巨大星團大量誕生的可能性。透過這次的研究，推進了我們對大質量恆星的形成以及巨大星團誕生機制的理解。
圖1：由氣體雲之間的碰撞產生的星團的位置和代表性氣體雲的射電波觀測結果。右邊的背景是銀河系圓盤垂直方向視角的想象圖，紅色的圓圈表示天體的位置，黃色的圓圈表示太陽系的位置。關於鷹狀星雲和星團［DBS2003］179，還顯示了可見光波段可見的星團和其周圍閃耀的星雲的照片。（Credit：名古屋大學、日本國立天文臺、NASA、jpr -Caltech、R。 Hurt （SSC/Caltech）、Robert Gendler、Subaru Telescope、ESA、The Hubble Heritage Team （STScI/AURA）、Hubble Collaboration、2mass）
研究背景和內容
宇宙剛誕生時，只有氫和氦。但是，現在我們所居住的世界裡，存在著豐富的氧、碳、氮、鐵等重元素。比太陽重8倍以上的恆星（大質量恆星）在宇宙的歷史中不斷地製造著這些元素。我們能夠存在於這個世界上，也多虧了這些大質量恆星。一般認為，恆星是由漂浮在宇宙空間中的稀薄分子構成的分子云收縮而產生的。其中，大質量恆星與眾多的恆星一起，以星團的形式誕生，但有效形成星團的分子云的壓縮機制至今還不清楚。此前學界理所當然地認為恆星是在“一個”分子氣體雲中完整誕生的，但以名古屋大學大學院理學研究科的立原研悟副教授、福井康雄名譽教授等人與大阪府立大學的西村淳研究員、藤田真司研究員等人為中心的研究團隊對這一“常識”產生了懷疑。
著眼於另一假說，即多個分子氣體雲相遇後，以碰撞為契機，氣體的高效聚集使得恆星誕生。為了驗證這個假說，團隊使用射電望遠鏡對星團的母體氣體進行了詳細觀測，考慮了星團周圍剩下的氣體雲團中複雜多樣的物理現象，並仔細研究氣體的運動，這需要極大的耐心。研究團隊歷經10多年，透過對分子氣體資料的觀測和解析，不斷積累經驗，進行理論整理，引領了世界的步伐。
圖2：數值模擬再現的兩個球狀氣體雲碰撞的樣子。左邊是從側面觀察到的時間進化，右邊是從正面觀察到的碰撞的最後階段的觀測結果。（credit：北海道大學，京都大學）
圖3：用於觀測分子氣體的射電望遠鏡群（credit：名古屋大學，日本國立天文臺）
這些研究成果的取得離不開NANTEN2射電望遠鏡、搭載新接收器FOREST的野邊山45m射電望遠鏡，以及以高解析度著稱的ALMA望遠鏡所觀測得到的全球頂尖的龐大觀測資料的支援。
作為這些研究的一個重要節點，21篇新論文作為一本專刊於2021年1月出版，其中包括總結了對氣體雲碰撞導致恆星形成的現狀的綜述論文。該專刊大致有兩個要點。第一個是，迄今為止只在少數天體上發現的現象，近年來增加到了92個。特別是大規模的星團，在其中很多星團中都發現了分子云碰撞的痕跡。這樣一來，包含大質量恆星的星團，如果沒有多個氣體雲的碰撞就無法誕生的可能性越來越大。宇宙物理學的一個重要課題——星團誕生的契機，或許就是氣體雲的碰撞。第二個是，由於分子云碰撞而產生的星團的痕跡，在我們所居住的銀河系內不分地點，甚至在其他星系也普遍被發現。從宇宙誕生至今，星團可能由於分子云的碰撞而不斷產生。
今後的研究可以從兩方面展開。一方面是揭示一百多億年前星系誕生期產生的星團是如何形成的。由此，科學家將能夠驗證，我們所居住的星系是否也曾經歷過與其他星系的碰撞與合併，過程中又是否引發了氣體雲碰撞從而產生了巨大星團。另一方面是對小規模碰撞現象的解釋。宇宙中存在的星星幾乎都是像太陽一樣的較輕的恆星，它們可能是由更小規模的氣體雲碰撞引起的。但是到目前為止，我們所知道的氣體雲碰撞的痕跡，僅限於包含大質量恆星的星團誕生的地方。太陽系的誕生或許也是源於小規模的氣體雲碰撞。
本研究成果來自《日本天文學會學報 （Publications of the Astronomical Society of Japan）》專刊《Star Formation Triggered by Cloud-Cloud Collision》（2021年1月出版），包括20篇對個別天體和物理現象進行縝密驗證的論文，以及總結這些論文的綜述論文。
論文資訊
刊載於：Publications of the Astronomical Society of Japan
標題：Special issue： Star Formation Triggered by cloud Collision II
作者及DOI：一覽請參見
https：//academic。oup。com/pasj/issue/73/Supplement_1
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牧夫新媒體編輯部
咳咳～這塵暴眼熟嗎？
圖片來源：網路
