数据显示,婴儿明星“打嗝”讲述了疯狂进食的故事

在红外光下拍摄的太空望远镜图像揭示了其他情况下看不见的细节,就像这张猎户星云中恒星形成区域的图像一样。 最近一项依赖红外数据的研究追踪了婴儿恒星在从周围的气体和尘埃盘中收集质量时频繁爆发的情况。 图片来源:ESA/NASA/JPL-Caltech

最年轻的恒星在消耗周围圆盘的物质时,通常会爆发出明亮的光芒。

最近对 NASA 已退役的斯皮策太空望远镜数据的分析显示,新生恒星以惊人的速度“进食”,并通过惊人的频繁进食狂潮成长。

分析发现,处于发育最早阶段的恒星婴儿——大约 10 万岁,或相当于一个 7 小时大的婴儿——的爆发大约每 400 年发生一次。 当年轻的、成长中的恒星吞噬它们周围的气体和尘埃盘中的物质时,这些光度的爆发是进食暴食的迹象。

“当你观察恒星形成时,气体云会坍塌形成一颗恒星,”托莱多大学天文学家汤姆梅吉斯说。 “这实际上是实时创造恒星的过程。”

Megeath 是这项研究的合著者,该研究于今年早些时候发表在天体物理学杂志快报上,由沙特阿拉伯吉赞大学教授 Wafa Zakri 领导。 它代表着在了解明星的成长岁月方面向前迈出了重要一步。 迄今为止,研究最年轻恒星的形成和早期发展一直具有挑战性,因为它们大多隐藏在形成它们的云层内,看不见。

这些年轻的恒星被包裹在厚厚的气体包层中——不到 10 万年,被称为“0 级原恒星”——它们的爆发特别难以用地面望远镜观察到。 第一次这样的爆发是在近一个世纪前发现的,从那以后就很少见到了。

但是斯皮策望远镜在 2020 年结束了其长达 16 年的轨道观测,它以红外线观察宇宙,这超出了人眼所能看到的范围。 这一点,以及它持久的凝视,让斯皮策望远镜能够看穿气体和尘埃云,并从坐落在里面的恒星中捕捉到明亮的耀斑。

研究小组在 Spitzer 数据中搜索了 2004 年至 2017 年间猎户座恒星形成云中的原恒星爆发——足够长的“凝视”可以捕捉到正在爆发的婴儿恒星。 在 92 颗已知的 0 级原恒星中,他们发现了三颗——其中两颗爆发以前不为人知。 数据显示,最年轻的婴儿恒星大约每 400 年爆发一次,比猎户座 227 颗较老的原恒星测得的爆发率要频繁得多。

他们还将斯皮策数据与其他望远镜的数据进行了比较,这些望远镜包括天基广域红外探测探测器 (WISE)、现已退役的 ESA(欧洲航天局)赫歇尔太空望远镜,以及现已退役的机载平流层天文​​台红外天文学 (SOFIA)。 这使他们能够估计爆发通常持续约 15 年。 在早期的 0 级阶段,增加了婴儿星体积的一半或更多。

“按照宇宙标准,恒星在非常年轻的时候会迅速成长,”Megeath 说。 “这些年轻的恒星爆发最频繁,这是有道理的。”

新发现将帮助天文学家更好地了解恒星怎样形成和积累质量,以及这些早期的质量消耗会怎样影响后来的行星形成。

“它们周围的圆盘都是行星形成的原材料,”他说。 “爆发实际上可以影响那种材料,”也许会引发分子、颗粒和晶体的出现,这些分子、颗粒和晶体可以粘在一起形成更大的结构。

我们自己的太阳甚至有可能曾经是这些打嗝的婴儿之一。

“太阳比大多数恒星大一点,但没有理由认为它没有经历过爆发,”Megeath 说。 “它可能确实如此。当我们目睹恒星形成的过程时,它是了解我们自己的太阳系在 46 亿年前正在做什么的一个窗口。”