由CEA-IRFU天体物理系-AIM实验室领导的一个国际小组，现在获得了关于恒星质量分布起源的新线索，结合了来自大型干涉仪ALMA和由欧洲南方天文台(ESO)和赫歇尔空间天文台操作APEX射电望远镜的观测数据。多亏了ALMA，天文学家已经在所谓的猫掌星云中，发现了比在太阳附近观察到更大质量的原恒星致密核心的存在，该星云位于大约5500光年远的地方。天文学家已经证明，星际细丝的质量分布和恒星质量分布之间存在着密切的联系。
母细丝的密度（或每单位长度的质量）是控制新形成恒星质量的关键参数。这一发现为恒星质量的起源提供了一条关键线索，这些研究结果已发表在《天文学与天体物理学》期刊上。恒星是宇宙的主要组成部分，恒星的生命几乎完全由其初始质量决定。但是，恒星诞生时质量分布的起源（天文学家称之为初始质量函数）仍然是一个悬而未决的问题。长期以来，天文学家一直认为恒星是由或多或少的球状星际云坍塌而形成。
恒星质量之谜
但从2009年开始，赫歇尔空间天文台在远红外和亚毫米波段进行观测，揭示了恒星主要是在冷气的致密细丝中诞生，从而实现了根本性的研究突破。当这些长丝气体在温度仅为~10K(绝对零度以上10度)时，达到每光年长度约5个太阳质量的临界密度阈值时，质量浓度就足以形成恒星。通过观测太阳附近的星际云，赫歇尔卫星的结果表明，所有形成恒星的细丝宽度都差不多，接近0.3光年。在这些云中，由细丝碎裂形成的恒星特征质量约为0.3个太阳质量。
但是赫歇尔卫星图像的灵敏度和分辨率，不足以研究更远云中的这种碎裂过程。为了更好地理解比太阳质量大得多的恒星，是如何在星际细丝中形成，天文学家不得不使用比赫歇尔天文台更高分辨率的仪器，例如APEX射电望远镜上的ARTémis相机和大型ALMA干涉仪，两者都位于智利的阿塔卡马沙漠。ALMA研究重点是一个被称为NGC6334的大质量恒星形成区域，也被称为猫掌星云，位于距地球约5500光年的地方。这个星云是第一批由ARTémis相机在波长为350μm观测时“拍摄”的区域之一。
ARTémis图像显示，主丝的宽度约为0.5光年，与赫歇尔对太阳附近的测量结果非常相似。来自AIM实验室的研究人员使用ALMA干涉仪绘制部分猫掌星云细丝。反过来，ALMA图像显示，该细丝的结构与太阳附近的非常相似，由缠绕在一起的“粗细丝”和原恒星凝聚体组成。但是这些原恒星凝聚在这里的质量要大一个数量级，这样看来，星际细丝在质量上以非常相似的方式碎裂，而不管它们的密度如何。但是由细丝碎裂产生的原恒星凝聚特征质量，随着细丝的线性密度而增加。
这种密切的关系，第一次被证明，强化了在致密分子气体的细丝中，形成恒星可能是一个准宇宙过程的观点。这样的细丝代表恒星诞生的基本“积木”，而细丝密度（或每单位长度的质量）似乎是最终决定所形成恒星质量的关键参数。因此，恒星的质量分布将部分地“继承”于细丝线密度的分布。但是恒星质量之谜还没有完全解开，作为这项研究的结果，一个新问题出现了：恒星形成丝密度分布的起源是什么？研究人员怀疑磁场和细丝内部磁力线的组织在这里起着重要作用。
博科园｜研究/来自：Astronomy & Astrophysics
参考期刊《天文学与天体物理学》
DOI: 10.1051/0004-6361/201935689
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