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  • 1 # 軍機處留級大學士

    PHANGS-ALMA望遠鏡正在對獵戶座附近的盤狀星系進行前所未有的調查,以研究它們的恆星子宮——分子云團。有了它,天文學家們開始解開恆星形成雲和它們的宿主星系之間複雜而至今仍知之甚少的關係。

    星系有各種各樣的形狀和大小。然而,星系之間一些最顯著的差異與它們在哪裡以及如何形成新恆星有關。解釋這些差異的令人信服的研究一直難以捉摸,但這種情況即將改變。

    一個巨大的PHANGS-ALMA射電望遠鏡專案,透過測量分佈在74個星系中的驚人的100000個單個恆星分子云團的人口統計和特徵,以比以往任何時候都大得多的力量和精度深入研究了這個問題。

    PHANGS-ALMA是一項史無前例的持續研究活動,已經積累了總共750個小時的觀測資料,讓天文學家更清楚地瞭解恆星形成周期是如何變化的,取決於每個星系的大小、年齡和內部動力學。這項活動的影響力(取決於你的引數)是此前同類調查的十到一百倍。

    “一些星系瘋狂地爆發出新的恆星,而另一些星系很久以前就已經耗盡了大部分恆星形成的燃料。這種多樣性的起源很可能在於恆星分子云團本身的性質。

    以前用早期的射電望遠鏡進行的觀測提供了一些關於寒冷、稠密恆星分子云團性質的重要見解。然而,這些觀測缺乏敏感性、精細尺度的解析度和研究整個銀河系恆星誕生區的能力。這嚴重限制了我們將單個恆星分子云團的行為或性質與它們所在星系的性質聯絡起來的能力。

    幾十年來,天文學家一直推測不同大小的盤狀星系將氫轉化為新恆星的方式存在根本差異。一些天文學家理論上認為,較大的星系,通常是較老的星系,在恆星生成方面不如它們較小的同類星系有效。最合理的解釋是這些大星系的恆星分子云團效率較低。但是用觀察來檢驗這個想法是很困難的。

    ALMA首次允許天文學家進行必要的大範圍普查,以確定大規模的屬性(大小、運動等)。)在個體尺度上影響恆星形成的週期分子云。這些雲只有幾十到幾百塊光年橫跨,在整個星系的尺度上非常小,尤其是從幾百萬光年以外的地方看。

    恆星在一些星系中形成的效率比其他星系高,但是缺乏高解析度的雲尺度觀測意味著我們的理論受到了微弱的檢驗,這就是為什麼這些ALMA觀測如此重要。

    天文學家明白恆星分子云團內部和周圍有一個持續的反饋迴路。在這些雲層中,密集氣體的氣體塌陷並形成恆星,這破壞了星際介質。

    事實上,將早期PHANGS觀測結果與新形成恆星的位置進行比較表明,新形成的恆星會很快摧毀它們的誕生雲。PHANGS團隊正在研究這種分裂是如何在不同型別的星系中發生的,這可能是恆星形成效率的一個關鍵因素。

    為了這項研究,PHANGS-ALMA正在觀察螺旋星系所有相對較大的、通常是面對面的一氧化碳分子,從南半球可以看到一氧化碳分子自然會發出阿爾瑪能探測到的毫米波長的光。它們在突出恆星形成雲的位置方面特別有效。

    ALMA是一臺非常高效的望遠鏡,可以在附近星系的大面積區域內繪製一氧化碳地圖。它之所以能夠進行這項調查,是因為研究精細尺度特徵的12米碟形天線和陣列中心對大尺度特徵敏感的較小的7米碟形天線的綜合能力,它們基本上填補了空白。

    一項名為PHANGS-MUSE的伴隨調查正在使用甚大望遠鏡獲得ALMA觀測到的前19個星系的光學成像。繆斯代表多單元光譜探索者。另一項調查,PHANGS-HST使用哈勃太空望遠鏡對其中的38個星系進行了調查,以找到它們最年輕的星團。這三項調查一起給出了一幅驚人的完整畫面,說明星系透過探測冷分子氣體、其運動、恆星的位置電離氣體(恆星已經形成的區域),以及星系的完整恆星群。

    在天文學中,我們沒有能力觀察宇宙隨時間的變化;時間尺度簡直讓人類的生存相形見絀,我們不能永遠觀察一個物體,但是我們可以觀察不同大小和年齡的星系中成千上萬的恆星形成雲來推斷星系進化是如何工作的。這是PHANGS-ALMA運動的真正價值。

    我們還觀察了每個星系中成千上萬的恆星形成區域,在它們的生命週期中捕捉它們。這讓我們可以建立一幅橫跨星系的恆星誕生和死亡的影象,這在PHANGS-ALMA之前幾乎是不可能的。

    迄今為止,PHANGS-ALMA已經研究了附近宇宙中大約10萬個獵戶座星雲狀的物體。預計該運動最終將觀察到約30萬個恆星形成區。

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