恒星形成需要1000万年?“中国天眼”重磅发现:只需要1/10的时间

工欲善其事,必先利其器!天文研究离不开高端的天文观测设备,自从“中国天眼”建成投用之后,我国天文学家发表的天文学论文明显增多,这不,又有一项重要的研究成果1月6日刊登在权威的国际学术期刊《自然》杂志上了。

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2022年1月6日,国际学术期刊《自然》杂志以封面文章形式发表了“中国天眼”在中性氢谱线测量星际磁场方面取得的重大进展。在这一研究成果中,国家天文台庆道冲、李菂领导的国际合作团队利用“中国天眼”测量了450光年外星云内部的磁场,通过分析观测结果认为恒星的形成速度或比之前科学家们普遍认为的时间快上10倍,因此被认为是颠覆现有恒星形成理论的成果。

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恒星基本都诞生于分子云中,其中的致密区域会形成早期恒星的内核,从质量和密度积累到一定程度的时候,分子云中的致密区域发生塌缩,恒星的核心将产生极端的高温高压点燃氢核聚变,从而形成恒星。

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不过在这一过程中,恒星的磁场也会发生作用,先前恒星磁场的标准模型认为在恒星形成的过程中,磁场和重力将是成为相互抗衡的力量,因为通常重力越大的地方物质的密度会越高,那么磁场也就越强,所以科学家们认为在恒星的形成过程中,其重力和磁场会出现互相矛盾的较量,或者说磁场会阻碍恒星物质的正常集结,这会放慢恒星的形成过程,以至于大部分恒星的形成都需要经历上千万年的时间。

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然而庆道冲和李菂利用中国天眼观测平台结合其原创的中性氢窄线自吸收方法,首次获得原恒星核包层中的高置信度的塞曼效应测量结果,发现星际介质具有连贯性的磁场结构和先前的标准模型预测并不相同,恒星形成时的星际介质会组建与上述理论推测不一样的磁场结构。

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他们通过中国天眼测量了L1544 分子云包层的磁场强度,发现从恒星外围的冷中性气体到原恒星核都具有基本一致和具有连贯性的磁场结构,这种结构并不会阻挡分子云向致密区域的集中,因此推测恒星的形成时间并不需要上千万年,而是大概只需要1/10的时间就可以了,所以多数恒星的形成可能只需要100万年左右,这一新观测结果解开了恒星诞生的“时间谜团”。

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该研究成果一经公布就引起了国际学者的关注,美国伊利诺伊大学教授理查德·克鲁切尔就表示:“通过观测中性氢窄自吸收线的塞曼效应,中国天眼的强大观测能力首次揭示了在恒星形成的早期阶段,磁压力是不足以阻止引力收缩现象发生的,这与恒星形成的标准理论不一致。”还有学者称该发现为解决恒星形成三大经典问题之一的“磁通量问题”提供了重要的观测证据,对于理解恒星形成的天体物理过程至关重要。

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该发现同时也说明中国天眼在解决重大天体物理问题上极具潜力。“中国天眼”即“500米口径球面射电望远镜”,英文简称FAST,位于贵州省平塘县的大窝凼,其接收信号的球面反射面积达25万平方米,相当于35个足球场的面积了,其天文观测能力在地球同类型望远镜中数第一,运行至今已发现约500颗脉冲星,而且还发现了多个快速射电暴,其中一个曾在约50天内出现1652次爆发事件,是迄今最大的快速射电暴爆发(FRB)事件样本,超过了此前此类天体的爆发事件总量,而其他天文观测设备均未有此记录。

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参考资料:

《中国日报》2022年1月6日文章《“中国天眼”重大发现登上《自然》杂志封面》

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