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恒星不会凭空诞生——它们需要致密的分子云作为“原料”
,需要引力坍缩作为“动力”
,还需要恒星反馈作为“调节器”
。
小麦哲伦云中的星团与星云,正是这一“共生系统”
的核心:星云提供原料,星团是恒星的“摇篮”
,而恒星的反馈又反过来塑造星云的形态。
1从星云到星团:恒星的“诞生之旅”
蜘蛛星云是一个hii区(电离区),即被年轻大质量恒星的紫外线辐射电离的氢气云。
它的核心是一个分子云核(olecurcloudre),密度高达每立方厘米10?个分子——这是恒星形成的“温床”
。
当分子云核的密度超过金斯质量(jeansass,即引力超过压力的临界质量)时,它会开始坍缩,形成一个原恒星盘(proarydisk)。
盘中的物质逐渐向中心聚集,最终触发核聚变,一颗恒星就此诞生。
哈勃望远镜的高分辨率图像显示,蜘蛛星云中存在大量喷流(jet)——原恒星通过两极喷出的高速气体流,速度可达数千千米秒。
这些喷流会清除周围的气体,为恒星的进一步成长“清理空间”
。
同时,喷流还会与星云中的尘埃碰撞,产生赫比格-哈罗天体(herbig-haroobject)——发出明亮红光的“喷流遗迹”
。
2恒星反馈:星云的“雕刻师”
大质量恒星的“反馈”
是星系演化的关键调节器。
它们的星风(速度可达1000千米秒)会吹走周围的气体,紫外线辐射会电离星云,超新星爆发(能量可达10??焦耳)会冲击周围的星际介质。
这些反馈作用,会将星云中的气体压缩成更致密的区域,或者将其吹散,终止恒星形成。
在蜘蛛星云中,这种“反馈循环”
清晰可见:-大质量恒星的星风压缩周围的气体,形成密度波,触发新的恒星形成;-超新星爆发的冲击波将气体加热到数百万度,形成超新星遗迹(如snrn157b);-被吹散的气体则流入星系的晕中,成为银河系的“气体补给”
。
天文学家通过数值模拟发现,如果没有恒星反馈,蜘蛛星云的恒星形成率会是现在的10倍——但这样会导致星云中的气体过快耗尽,恒星形成活动会在1亿年内停止。
而正是反馈作用,让sc的恒星形成活动持续了数十亿年。
3星团的“死亡”
与“重生”
星团并非永恒不变。
当星团中的恒星演化到晚期,大质量恒星会爆炸为超新星,小质量恒星会膨胀为红巨星,最终抛出物质,形成行星状星云。
随着时间的推移,星团中的恒星会逐渐流失,最终变成“疏散星团”
或“星流”
。
sc中的球状星团47tucanae,目前正在经历“核心坍缩”
(relpse)——星团的核心区域恒星密度极高,引力导致核心收缩,形成更致密的结构。
天文学家通过观测核心的x射线源(由中子星或黑洞吸积物质产生),发现核心区域的恒星正在相互碰撞,形成更重的恒星或黑洞。
而在星团的边缘,恒星则被银河系的潮汐力剥离,形成星流(stelrstrea)。
这些星流像“宇宙项链”
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