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研究者开发了一种重构分子云空间结构的模型。 天文学家发现了一种新的方法，来预言分子云（也就是恒星育婴房）形成新恒星的速率。天文学家使用一种新颖的技术里重构云团的三维结构，就可以估计出云中可以产生多少新的恒星了。新发现的“配方”让人们可以直接检验当前的产星理论。它还可以让阿塔卡玛大型毫米/亚毫米波阵列（ALMA）这样的望远镜来估计更为遥远的分子云中的恒星形成活动，并由此绘制出银河系内的产星地图。 恒星形成是宇宙中最基本的过程之一，其中包括恒星是如何形成的、在何等条件下形成，以及整个星系的结构。恒星是在星际气体和尘埃组成的巨型分子云内形成的。在这样的分子云内部，当足够致密的区域在自身引力作用下坍缩时，它会持续收缩，直到内部的气压与温度足够高，可以引发核聚变反应的时候，恒星就诞生了。 哪怕在银河系之内，测量恒星形成的速率都是非常具有挑战性的。只有距离在大约1000光年以内的邻近云团可以相对直接地得到测量，只需简单地计数星云内的年轻恒星数量即可。对于更加遥远的云团来说，分辨单颗恒星是不可行的，因此无法使用这一方法，而产星率是个不确定的数值。
宇宙育婴房：约尼·凯努莱宁（Jouni Kainulainen）及其同事研究了银河系中的烟斗星云（左侧）以及蛇夫座Rho星云。图中的背景是常规的银河系照片，两张插入小图展示了背景星光穿过待测星云后被减弱的程度。这些图片就是重构云团三维结构的基础，天文学家通过结构信息可以推导出“恒星形成的配方”。（图片版权：背景：S. Guisard, ESO；前景：J. Kainulainen, MPIA） 现在来自德国马普天文所的约尼·凯努莱宁、托马斯·亨宁（Thomas Henning）以及来自澳大利亚莫纳什（Monash）大学的克里斯托弗·费德拉特（Christoph Federrath）三名天文学家发现了另一种确定产星率的方法，也就是“恒星形成的配方”，这一方法将针对巨型分子云结构的直接观测与产星活动联系到了一起。 天文学家通过以简化方式为单个云团的三维结构建模而达到了目标。他们使用的数据来自天文版的医疗X光成像过程：当遥远的星光穿过云团时，会被云团中的尘埃减暗。数万颗星辰的减暗情况就是三维重构的基础，而三维结构揭示了云团中不同区域物质密度的分布。 对于邻近的云团，凯努莱宁及其同事将重构结果与针对云团产星数量的直接观测进行了比较。通过这一图景，他们确定了“临界密度”，也就是每立方厘米5000个氢分子，并说明只有密度大于这一临界密度的区域才能坍缩形成恒星。 凯努莱宁解释说：“这是人们第一次通过对云团结构的观测确定出了形成恒星的临界密度。产星理论长期以来就预言了临界密度的重要性。不过我们的重构技术第一次让天文学家推算出了云团中的密度结构，并让产星理论直面观测数据。”
计算机中的恒星形成：这一模拟结果展示了湍动气体云中的产星活动。凯努莱宁及其同事使用这一工作以及类似的模拟检验了重构云团三维结构的方法。图中恒星形成的区域以圆圈标示，较明亮的色彩表示质量较大的恒星。（图片版权：C. Federrath, Monash University） 克里斯托弗·费德拉特为新技术的检验提供了数值模拟结果，他补充说：“有了这些结果以及我们开发出的检验产星理论的工具，我们希望可以敲定天体物理学中最重要的一个未决问题：如果恒星是在给定质量的云团中形成的，预期可以形成多少质量多大的恒星？” 马普天文所所长、论文的合作者托马斯·亨宁补充说：“针对分子云的观测有很多，而ALMA落成后，我们可以得到更多来自更遥远的云团的数据。利用我们的技术，我们可以说：把数据体哦你个给我们，我们就可以告诉你云团中有多少恒星正在形成。” ALMA由66架高精度微波天线组成，座落在智利的沙漠中，彼此间距最大可达16公里，可以当作一架单天线高精度望远镜使用。ALMA刚刚投入运营，可以以空前的灵敏度和更多的细节探测气体尘埃云。 凯努莱宁总结道：“我们为天文学家提供了潜在的新工具。恒星形成是天文学中最基本的过程之一，而我们的结果让天文学家可以确定银河系以内或者远方其他星系中空前多的云团的恒星形成率。” （全文完） |
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