研究发现恒星形成速度可能比想象的快10倍

天文学家长期以来一直认为,像太阳这样的恒星种子需要数百万年的时间才能形成。大部分由氢气组成的云在重力作用下凝聚成前恒星核心,其密度足以坍缩并引发核聚变,而磁力则将物质固定在原地并减缓这一过程。

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但是,使用世界上最大的射电望远镜进行的观测正在对这一漫长的酝酿期表示怀疑。研究人员已经放大了一个巨大气体云中的预恒星核心,它是数百个小恒星的托儿所,并发现由于弱磁场的作用,这个小胚胎的形成速度可能比想象的要快10倍。

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研究恒星的诞生以及引力和磁力之间的拉锯战一直是一个挑战,因为磁场可能比地球的磁场要弱10万倍。检测它们的唯一直接方法来自于一种叫做泽曼效应的现象,在这种现象中,磁场导致所谓的光谱线以一种取决于磁场强度的方式分裂。这些光谱线是原子或分子发射或吸收特定波长的光的明亮或黑暗图案。对于气体云来说,泽曼分裂发生在射电波段,所以需要射电望远镜。而且碟子必须很大,以便放大空间的一个小区域并揭示如此微妙的效果。

此前,研究人员曾使用波多黎各的阿雷西博射电望远镜来研究Lynds 1544,这是金牛座分子云中一个相对孤立的恒星胚胎,距离地球仅450光年。他们测量了远离核心的气体飘渺层中的磁场,那里的磁力比重力更重要。他们还分析了核心内部更强的磁场,因为核心的密度是外层的10000倍,所以重力仍然占主导。

当时缺少的是对核心和外层之间的中间区域的检查。现在,泽曼效应一个新的追踪器,即一条特殊的氢吸收线已经成为焦点,它由五百米孔径球面射电望远镜(FAST)探测到,这是一个建在中国西南部一个天然盆地内的巨大盘子。在今天发表在《自然》杂志上的一项研究中,研究人员报告说,中间区域的磁场强度为4微高斯,不比外层高,如果标准理论起作用,磁场需要强得多才能抵御云层密度的100倍增长,但是这并没有发生。

研究显示,引力在云中,而不是在密集的核心获胜,云中是恒星开始形成的地方。这一发现意味着气体云可以比以前认为的快10倍地演变成恒星胚胎。利用FAST探测到的泽曼效应追踪器,天文学家甚至可能能够测量新诞生恒星周围的气体和尘埃吸积盘的磁场强度,这将帮助科学家更好地了解行星形成的初始条件。

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