NASA的詹姆斯·韦伯太空望远镜揭开了年轻恒星形成初期的面纱
科学家们“深入研究”韦伯望远镜的首批标志性图像之一，发现了数十个以前被尘埃云隐藏的年轻恒星的高能喷流和外流。这一发现标志着一个新时代的开始，即研究像太阳这样的恒星是如何形成，以及来自附近大质量恒星的辐射如何影响行星的发展。
宇宙悬崖是NGC 3324星团内一个巨大的气态空腔边缘的区域，它作为恒星形成的温床长期以来一直吸引着天文学家。虽然哈勃太空望远镜对NGC 3324进行了充分的研究，但在可见光波长下，NGC 3324中恒星形成的许多细节仍被隐藏。韦伯已经做好了充分的准备，能够梳理出这些长期以来备受追捧的细节，因为它是为了以高分辨率探测仅在红外中可见的喷流和外流而建造。韦伯的能力也使研究人员能够追踪哈勃望远镜先前拍摄到的其他特征的运动。
NASA的詹姆斯·韦伯太空望远镜的近红外相机（NIRCam）拍摄的这张新的宇宙悬崖图像中，揭示了数十个以前隐藏的年轻恒星的喷流和外流。这张照片从2022年7月12日曝光的第一张照片中分离出了几个波长的光，突出显示了氢分子，这是恒星形成的重要成分。右边的图像突出显示了宇宙悬崖的三个区域，这些区域具有特别活跃的氢分子外流。在这幅图像中，红色、绿色和蓝色被分配给波长为4.7、4.44和1.87微米韦伯的NIRCam数据（分别为F470N、F444W和F187N滤波器）。
影像来源：NASA, ESA, CSA, and STScI. Image processing: J. DePasquale (STScI).
最近，通过分析特定波长的红外光（波长为4.7微米）的数据，天文学家发现了20多个以前未知的氢分子所揭示的极年轻恒星的外流。韦伯的观测发现了一系列物体，从小型喷泉到汩汩作响的庞然大物，它们距离形成的恒星有光年之遥。这些原恒星中的许多都将成为低质量恒星，就像我们的太阳一样。
“韦伯给我们的是一个及时的快照，可以看到在宇宙中我们以前无法看到的更典型的角落里正在发生多少恒星形成。”领导这项研究的德克萨斯州休斯顿莱斯大学的天文学家梅根·赖特尔说。
氢分子是形成新恒星的重要成分，也是恒星形成早期阶段的绝佳示踪剂。当年轻的恒星从它们周围的气体和尘埃中收集物质时，大多数恒星也会以喷流和外流的形式从它们的极地区域再次喷射出一部分物质。然后，这些喷流就像扫雪机一样，向周围环境推进。在韦伯的观测中可以看到氢分子被这些喷流扫掠并激发。
“像这样的喷流是恒星形成过程中最令人兴奋的部分的标志。我们只在原恒星活跃增生的短暂时间内看到它们。”亚利桑那大学图森分校的内森·史密斯解释道。
以前对喷流和外流的观测主要集中在附近区域和更进化的物体上，这些物体在哈勃望远镜看到的可见光波长中已经可以探测到。韦伯望远镜无与伦比的灵敏度允许对更远的区域进行观测，而它的红外优化探测器则探测到更年轻的尘埃采样阶段。总之，这为天文学家提供了一个前所未有的视角，了解类似太阳系诞生地的环境。
“这为在相当典型的宇宙环境中观察这些新生恒星群体打开了一扇门，直到詹姆斯·韦伯太空望远镜才看到这些新生恒星。”赖特尔补充道。“现在我们知道下一步应该去哪里探索什么样的变量对类太阳恒星的形成很重要。”
这段恒星形成非常早期的时期尤其难以观测，因为对于每一颗恒星来说，这是一个相对短暂的事件——在数百万年的恒星形成过程中，只有几千到10,000年。
“在7月首次发布的图像中，你可以看到这种活动的迹象，但只有当你开始深入探索——分析来自每个不同过滤器的数据并单独分析每个区域时，才能看到这些喷流。”帕萨迪纳加州理工学院的团队成员乔恩·莫尔斯分享道。“这就像找到埋藏的宝藏。”
在分析韦伯望远镜的新观测结果时，天文学家还深入了解了这些恒星形成区域的活跃程度，即使是在相对较短的时间跨度内。通过将韦伯拍摄到的该区域已知喷流的位置与哈勃16年前的档案数据进行比较，科学家们能够追踪喷流移动的速度和方向。
这项科学研究是根据韦伯早期发布观测计划收集的观测结果进行。该论文发表在2022年12月的《皇家天文学会月刊》上。
詹姆斯·韦伯太空望远镜是世界上首屈一指的太空科学天文台。韦伯将解开我们太阳系中的谜团，展望其他恒星周围的遥远世界，探索我们宇宙的神秘结构和起源以及我们在其中的位置。韦伯是由NASA及其合作伙伴 ESA和CSA领导的一项国际计划。
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