七月四日独立日快乐！婴儿恒星在JWST新形象中打造红、白、蓝烟花

汪雨甘捍

詹姆斯·韦伯太空望远镜拍摄到了L1527星云及其喷发的原恒星的天体焰火表演。（图片来源：NASA、ESA、CSA、STScI）

据美国太空网（Robert Lea）：就在独立日到来之际，美国国家航空航天局发布了詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）的一张令人惊叹的图像，显示了令人难以置信的红色、白色和蓝色烟花在宇宙中喷发。

当美国庆祝其生日时，这颗宇宙“火箭的红光”实际上是诞生它的蓝白相间的气体和尘埃云或星云中心的一颗新生恒星的猛烈喷发。该星云被称为L1527，位于距离地球约460光年的金牛座。

星云的中心“主体”像一只宇宙蝴蝶，是一颗发光的原恒星，估计大约有10万年的历史。如果这看起来很古老——当然，与有248年历史的美国相比——请记住，我们的恒星、太阳及其周围的太阳系已经有45亿年的历史了。

事实上，这个星云中心的恒星物体甚至还不是一颗成熟的恒星。这些宇宙烟火标志着原恒星转变为像太阳一样的主序星的过程。

一个国家的诞生和一颗恒星的诞生

恒星诞生于巨大的分子云中，当过度密集的斑块聚集了越来越多的质量，最终在自身引力的作用下坍塌。这形成了一颗原恒星，然后它继续从出生后的气体和尘埃云中获取物质，这些物质是从产生它的分子云中留下的。

这一过程一直持续到原恒星聚集了足够的质量，使其核心的压力和温度变得足够大，足以引发氢与氦的核聚变。

这是恒星泵出绝大多数能量的过程，也是定义什么是“主序星”的过程。



L1527星云中坍缩的气体云形成一个新的恒星系统和现存原恒星的示意图。（图片来源：RIKEN）

对L1527及其原恒星的新观测是由JWST的中红外仪器进行的。在图像中，从中心区域延伸的白色和蓝色“波瓣”是沿着原恒星的旋转轴向相反方向发射的外流，因为它消耗了来自其出生茧的气体和灰尘以促进其生长。

这些外流在原恒星周围的分子气体中引起了被称为“弓形冲击”的冲击波。这些弓形冲击类似于地球上海洋、河流和湖泊中船只通过时形成的弯曲山脊。

与该区域其他部分的暗气体相比，这些受冲击区域会发光，因为那里的气体正被这些弓形冲击激发或“激发”。蓝色区域代表被称为多环芳烃的碳基分子主导的震荡气体。

在这只正在出现的宇宙蝴蝶的中心，JWST图像显示了一条暗线，代表着原恒星周围的一个物质盘，并逐渐被供应给它。

中心区域是白色的，因为来自这颗正在进食的婴儿恒星的物质偶尔会“恒星打嗝”。中心原恒星上方和下方的白光表明电离的氖和厚厚的尘埃被推进远离混乱的原恒星。原恒星周围的红色尖峰涂抹是JWST光学系统的伪影。



JWST所看到的L1527星云，这次是使用其NIRCam仪器。（图片来源：NASA、ESA、CSA、STScI）

这并不是JWST首次尝试对这颗婴儿恒星及其气态婴儿床进行成像。2022年11月，强大的太空望远镜用其近红外相机（NIRCam）仪器观测到了L1527。这张照片的爱国色彩略低于MIRI版本，主要以橙色为主，尽管中心恒星仍然是红色的，这只倾斜的宇宙蝴蝶的底部“翅膀”以蓝色为主。

随着L1527的原恒星继续老化并转变为成熟的主序星，它将继续消耗周围的物质。这颗正在成长的恒星还将释放出高能喷流和辐射，推开这颗分子云的大部分剩余部分。因此，在MIRI和NIRCam图像中看到的许多结构将逐渐消失。

一旦转换完成，这只美丽的宇宙蝴蝶就会消失，恒星本身也会变得更加清晰。

JWST使用两种仪器在近红外和中红外视图中观察L1527，揭示了系统行为的复杂性，包括中心原恒星如何影响其周围区域。

更多的恒星诞生在金牛座分子云复合体中，这是一个包含数百颗新形成恒星的恒星托儿所，L1527就位于这里。像这样的恒星的影响可能会影响这个复合体，并通过破坏更宽的分子云来阻止其他恒星的形成，因为它声称自己是独立的。