科學家通過恆星反饋和SOFIA發現:RCW120星雲比以前認為的要年輕得多
據外媒報導,在距離地球約4300光年的南部天空,有一朵巨大的氣體和塵埃組成的發光雲–RCW120。這種雲被稱為發射星雲,由電離氣體形成,並發出不同波長的光。由西弗吉尼亞大學研究人員領導的一個國際團隊研究了RCW 120,以分析恆星反饋的影響,恆星將能量注入環境的過程。他們的觀測結果顯示,恆星風導致該區域迅速膨脹,這使他們能夠預估該區域的年齡。這些發現表明,RCW 120的年齡肯定小於15萬年,對於這樣一個星雲來說,這是非常年輕的。
距離RCW120中心約7光年的地方是雲的邊界,那裡有大量的恆星正在形成。這些恆星是如何形成的呢?要回答這個問題,研究人員需要深入挖掘星雲的起源。RCW 120的中心有一顆年輕的大質量恆星,它能產生強大的恆星風。這顆恆星的恆星風與我們太陽的恆星風很相似,它們將物質從表面拋向太空。這種恆星風衝擊並壓縮了周圍的氣體雲。
進入到星雲中的能量引發了雲層中新恆星的形成,這個過程被稱為”正反饋”,因為巨大的中心恆星的存在對未來恆星的形成有積極的影響。該團隊由西弗吉尼亞大學博士後研究員Matteo Luisi組成,利用紅外天文學平流層天文台(SOFIA)研究大質量恆星與環境的相互作用。
SOFIA是一個空中天文台,由一架經過改裝的波音747SP飛機攜帶的8.8英尺(2.7米)望遠鏡組成。SOFIA的觀測範圍是電磁波譜中的紅外線,這剛好超出了人類所能看到的範圍。對於地面上的觀測者來說,大氣層中的水蒸氣阻擋了紅外天文學家有興趣測量的大部分太空光。然而,它的巡航高度為7英里(13公里),使SOFIA處於大多數水汽之上,使研究人員能夠以一種在地面上無法實現的方式研究恆星形成區域。
一夜之間,飛行中的觀測站可以觀測到天體磁場、恆星形成區域(如RCW 120)、彗星和星雲。得益於2015年安裝的新型upGREAT接收器,機載望遠鏡可以對大面積的天空進行比以往更精確的測繪。對RCW 120的觀測是SOFIA FEEDBACK調查的一部分,該調查是由科隆大學的研究人員Nicola Schneider和馬里蘭大學的Alexander Tielens領導的一項國際努力,該調查利用upGREAT觀測眾多的恆星形成區域。
研究團隊選擇用SOFIA觀測光譜[CII]線,該線由恆星形成區域中的瀰漫電離碳發出。”[CII]線可能是小尺度反饋的最佳追踪器,而且–與紅外圖像不同–它為我們提供了速度信息,這意味著我們可以測量氣體是如何移動的。事實上,我們現在可以用upGREAT在天空中的大區域輕鬆觀測[CII],這使得SOFIA成為一個真正強大的儀器,可以比以前更詳細地探索恆星反饋,”Matteo說。
研究小組利用SOFIA的[CII]觀測結果發現,RCW 120正以33,000英里/小時(15公里/秒)的速度膨脹,這對星雲來說是難以置信的速度。從這個膨脹速度來看,研究小組能夠對雲層進行年齡限制,發現RCW 120比之前認為的要年輕得多。通過年齡估計,他們能夠推斷出星雲邊界的恆星形成在中心恆星形成後啟動的時間。這些發現表明,正反饋過程發生在非常短的時間尺度上,並指出這些機制可能是宇宙早期階段發生的高恆星形成率的原因。
展望未來,該團隊希望將這種類型的分析擴展到更多恆星形成區域的研究中。Matteo說:”我們通過FEEDBACK調查研究的其他區域處於不同的演化階段,有著不同的形態,有的區域內有許多高質量恆星,而RCW 120中只有一顆。然後,我們可以利用這些信息來確定什麼過程主要驅動觸發恆星的形成,以及各種類型的恆星形成區域之間的反饋過程有何不同。”