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APEX呈現次毫米波段下的船底星雲低溫塵埃分佈狀況

2011/11/23 | | 標籤:

德國天文學家Thomas Preibisch等人利用位在智利安地斯山脈的APEX望遠鏡(Atacama Pathfinder Experiment telescope)的LABOCA相機,以次毫米波段(submillimetre)對著名的船底星雲(Carina Nebula)進行觀測,將星雲中作為恆星誕生材料的低溫氣體灰塵顯現出來。船底星雲是個非常劇烈的恆星誕生區,我們銀河系中部分質量最高的恆星便是於此誕生,因此是瞭解這些年輕恆星與孕育它們的星雲之間究竟有什麼樣關連和交互作用的理想研究目標。

右方影像是由APEX次毫米波影像(橘色),和Cerro Tololo美洲天文臺(Cerro Tololo Interamerican Observatory)Curtis Schmidt望遠鏡的可見光影像合成的結果。船底星雲的塵埃和氣體溫度很低,只有攝氏零下250度左右,因此絕大部分船底星雲在次毫米波段的光,是由溫度不高的塵粒所發出的。經由Preibisch等人的APEX觀測影像,可以呈現低溫塵埃和分子氣體的分佈狀況;其中分子氣體部分,絕大部分是由氫氣所組成。這些物質都是將來新恆星形成所需的材料。

整個船底星雲中已成形的恆星總質量相當於25,000顆太陽,氣體塵埃雲的總質量則高達140,000顆太陽。然而,只有一部份氣體濃密得能在未來數百萬年內向內塌縮而形成新恆星;以天文尺度而言,這只能算是中等時間長度。若從稍長時間尺度來看,受到已經形成的大質量恆星的劇烈影響,這些大質量恆星周圍雲氣中的恆星形成速度會因而加快。

高質量恆星(high-mass stars)的壽命頂多只有數百萬年,與我們太陽長達100億年的壽命相較之下,真如一眨眼般的短暫瞬間而已,但它們強烈的恆星風和輻射對周圍環境的影響卻十分深遠,會擠壓周邊雲氣、改變雲氣形狀,甚至會因而迫使雲氣誕生新恆星;而它們在生命終點時,非常不穩定,三不五時發生爆發而向外拋擲大量物質,直到超新星爆炸使其壽命完全終結為止。

其中一個最知名的這類高質量恆星就是船底座η星(Eta Carinae),即影像中央偏左上角的黃色亮星。船底座η星的質量超過100倍太陽質量,是目前已知最明亮的恆星之一。天文學家估計,大約再過100萬年左右,船底座η星就會發生超新星爆炸;之後,此區內的其他大質量恆星也會陸續發生超新星爆炸。

這些猛烈的爆炸現象將撕扯它們周遭的分子氣體雲,不過當爆炸的震波向外傳播約10光年遠後,這些震波的強度已逐漸減弱到無法壓縮雲氣的程度,故而無法促使新恆星誕生。此外,超新星爆炸過程中,可能會產生半衰期極短的放射性原子,當雲氣聚集收縮、誕生新恆星的過程中,這些放射性原子便成為新恆星的一部份。有強烈證據顯示:我們的太陽系誕生過程中,原始太陽星雲中也有類似的放射性原子,所以若能對船底星雲進一步瞭解,或許也可提供作為瞭解太陽系誕生與演化的關鍵線索之一。

船底星雲位在南天的船底座方向,距離地球約7500光年,是全天最亮的星雲之一,也是全天最大的星雲之一,整個星雲的直徑高達150光年,比最著名的星雲—獵戶星雲(M42)還大好幾倍,但因為距離比獵戶星雲遠了好幾倍,所以兩者在天上看起來的視直徑差不多大。

APEX望遠鏡口徑約12米,是阿塔卡瑪毫米/次毫米波陣列(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array,ALMA)的原型機之一。ALMA全部完成後,將由54座12米電波天線,加12座7米天線所組成,角解析力遠高於APEX,但所見的天區視野範圍卻比APEX小很多,所以未來兩者將相輔相成,以達最大研究價值。

資料來源:APEX gives us a new view of star formation in the Carina Nebula[2011.11.16]

轉載自台北天文館之網路天文館網站

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