如何喂養“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域，如果這些氣體足夠寒冷和密集，就會收縮形成恒星。這些恒星通過持續吸收周圍的氣體而“生長”。這個氣體和塵埃盤——即拱星盤（circumstellar disk）也會形成行星系統，就像我們的太陽系一樣。

觀察年輕的恒星能夠使天文學家更好的了解，是什么機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域也有500光年。因為距離太遙遠，從地球上看去，這種氣體盤似乎非常小，所以天文學家們必須通過專門的儀器來觀測這些結構里的細節。

一個天文學家組成的國際小組使用了兩套這種儀器來觀測屬于赫比格Ae/Be天體（Herbig Ae/Be objects）家族的六顆年輕恒星的內部氣體環境，這些恒星比太陽小幾倍，并且還在成長。這一發現發表在近期的《天文學和天體物理學》雜志上。

兩種技術

干涉測量法（nterferometry）是解決遙遠星體觀測問題的最好方法之一，該方法將兩個或更多望遠鏡的觀測結果結合起來，所以觀測結果的分辨率能夠達到一種“超級望遠鏡”的效果，這個超級望遠鏡的直徑等于這兩個（或更多個）望遠鏡之間的距離，這個距離可能會有好幾百英尺。

這種超級望遠鏡干涉計（Very Large Telescope Interferometer，簡稱VLTI)能夠讓天文學家達到1毫角秒（milli-arcsecond）分辨率的目標，這相當于在50千米之外看英文的句號那樣的小點。

天文學家將干涉測量法和光譜學結合，或將不同的光著上不同顏色，來檢測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有關。對于造成這種噴射的確切原因，天文學家們已經爭論了很久。

“至今這種年輕恒星氣體噴射的原因仍在爭論之中，因為以前的設備分辨率過低，不能用來研究靠近恒星周圍的噴射氣體。”德國馬克斯·普朗克協會射電天文研究所的斯特凡·克勞澤（Stefan Kraus）說：“但是結合光譜學和干涉測量法，VLTI給了我們機會，讓我們能夠區別造成我們所觀察到的氣體噴射的物理機制。”

氣體噴射

至今為止的大部分干涉測量法都只研究了緊緊圍繞著年輕恒星周圍的塵埃，但天文學家想更靠近地觀察同一區域內的氣體。“塵埃只占拱星盤總質量的百分之一，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的構造。”該研究領導人之一，法國格勒諾布爾觀察研究所 （Observatoire de Grenoble）的埃里克·塔圖利（Eric Tatulli）說。

科學家猜想，氣體噴射可能有兩種機制：一種是物質被吸到恒星表面上，另一種是氣體就像來自于拱星盤的風一樣噴射出。該研究為這兩種機制都找到了證據。

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

其中一顆恒星的塵埃區域似乎比預計的更接近這顆恒星。塵埃如此接近恒星，因此溫度可能高得足以讓它們蒸發。但實際情況并不是這樣，所以天文學家懷疑，該區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。

這些新的觀測報告顯示，我們有可能研究圍繞新生恒星的拱星盤中的氣體部分，而將來的觀測可能產生更多關于恒星形成的有價值的資料。

克勞澤說：“將來，使用VLTI的干涉測量法能夠讓我們測定氣體的空間分布和運動，可能解釋我們所觀察到的由拱星盤或恒星風發射的氣體及其痕跡。”

這項研究得到了意大利國家天體物理研究所（Italian National Institute for Astrophysics法國國家科研署（Agence Nationale de la Recherche ，簡稱 ANR)的部分資助。