银河系还会有多少星星被点亮?



银河系还会有多少星星被点亮?

无人机拍摄的FAST。 

科学家估算银河系中有数千亿颗恒星,未来还会有多少恒星被点亮?科学家计划利用世界最大单口径射电望远镜(FAST)寻找“新太阳的诞生地”,更深刻地认识恒星乃至生命组分如何形成等问题。

最近,中国科学院国家天文台星际介质演化及恒星形成团组博士生左沛与其导师李菂利用3台国外的望远镜,在国际上首次观测到正在诞生的星际分子暗云。这一成果发表于美国《天体物理》杂志,并被《自然》杂志选为研究亮点予以介绍。

国家天文台研究员、FAST首席科学家李菂介绍,氢是宇宙中丰度最高的元素,也是恒星形成的主要原料。宇宙中氢主要是以氢原子的形式存在,而只有氢原子成为氢分子后,才能促成引力塌缩以及核反应,从而点亮新的恒星。

“科学家通常说我们都是星尘,实际上有两层含义:一层是构成我们生命的元素都是在恒星内部合成的,经过超新星爆发把物质抛射出来:另一层含义是,要形成恒星以及生命所需的复杂大分子,首先都要经历氢原子变氢分子的过程,而这关键一步是在宇宙尘埃的表面发生的。”李菂说。

科学家发现,星际间存在富含原子、分子气体及宇宙尘埃的黑暗区域,被称为星际暗云,这里是新恒星、新行星甚至可能的太空生命的诞生地。然而星际暗云拥有银河系内最低的温度,约为零下263摄氏度。这种温度下氢分子很难被直接探测到。

中国天文学家首创了一种名为“中性氢窄线自吸收”的观测方法,利用美国的Arecibo300米射电望远镜、FCRAO望远镜及欧洲的Herschel空间红外望远镜,首次观测到了一团中心已经是氢分子绝对主导,但“外壳”富含氢原子,正在形成过程中的星际暗云B227。

“这片云团的年龄是600万年,还是一个‘婴儿’,未来会有新的‘太阳’在其中被点亮。尽管人类之前已经发现了数以万计的星际暗云,这是第一次捕捉到分子暗云正在诞生的样子。”李菂说。

满天繁星下的FAST。 

以前科学家对于暗云中的氢原子需要多少时间变为氢分子是不清楚的。根据经典的模型,一团分子暗云中生成一个“太阳”需要大约1000万年,但也有快速恒星形成模型认为只需百万年。“我们这次的测量比较支持经典模型。”李菂说。

这一成果让李菂对于未来利用FAST寻找“新太阳”的诞生地充满信心。

“FAST在灵敏度和天区覆盖上的综合优势,使得我们可以大量研究银河系以及近邻的仙女星系中的分子云。我们还准备与紫金山天文台银河画卷观测项目结合,系统捕捉诞生中的暗云,研究银河系未来还能生成多少个‘太阳’。”李菂说。

架设在贵州黔南州平塘县巨大天坑中的FAST于2016年9月竣工,经历了3年的调试期,今年9月将正式投入使用。这个面积相当于30个足球场的望远镜,就像一只庞大而灵敏的耳朵,将倾听来自遥远星尘最微弱的“呢喃”,洞察隐藏在宇宙深处的秘密。

李菂说,FAST在调试期的表现令人超乎想象的满意。

他说,宇宙中生成了氢分子后才有复杂的化学过程,形成复杂的大分子。现在看来生命的组分氨基酸在天体化学的条件下是很容易形成的,未来几年很有可能在太空找到氨基酸分子。与太空生命起源相关的分子观测也将是FAST的研究课题之一。




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