蜘蛛星雲原來是場太空碰撞車禍的結果

2012/08/21 |

太空天文

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天文學家利用哈柏太空望遠鏡（Hubble Space Telescope）觀測資料，發現著名的蜘蛛星雲（Tarantula Nebula）的核心那些大質量恆星形成區，原來是兩個年齡相差了100萬年左右的星團正在碰撞合併的初期階段。

蜘蛛星雲又稱為劍魚座30星（30 Doradus）位在銀河系最大的衛星星系—大麥哲倫星系（Large Magellanic Cloud，LMC）中，距離約為170,000光年，是目前已知本星系群中最活躍的恆星形成區，天文學家已知這種活躍的恆星形成狀況已經持續了至少2500萬年之久，但不清楚這樣的活躍狀況還能維持多久。天文學家們認為：目前已知的那些最大型的星團，或許是經由比較小的星碰撞合併而形成的。

太空望遠鏡科學研究所（Space Telescope Science Institute，STScI）科學家Elena Sabbi等人一直在嘗試尋找那些從誕生地被踢出去、移動速度很快的「落跑恆星（runaway stars）」。一般認為恆星都是在星團中形成，但在劍魚座30的外圍，還有許多年輕星團，這些外圍地區不太像這樣年輕星團能誕生的地方，因此這些年輕星團或許就是被劍魚座30本身以高速向外拋擲出去的。

Sabbi等人檢視哈柏觀測劍魚座30中低質量恆星的分佈狀況後，發現一些不尋常的現象。這個星團並不是如預期般的為球形，而是類似兩個正在合併的合併星系因重力交互作用而使它們呈現狹長外形一樣。從哈柏觀測到的星團周遭環境的證據顯示，其中一個星團顯示狹長外形，應是兩個正在逐漸逼近的星團造成的結果，且經過測量，發現這兩個星團之間是有年齡落差的。

根據某些理論模型，星團從中誕生的巨型氣體星雲可能會破裂成比較小的星雲，一旦這些比較小的星雲碎片中形成恆星，可能會因距離接近而彼此兼有重力交互作用，甚至互相合併而形成一個更大的星團。這個重力交互作用就是Sabbi等人認為她們在劍魚座30上看到的現象。

此外，劍魚座30裡的高速恆星多得不像話，天文學家相信這些所謂的落跑恆星是從劍魚座30的核心部分因恆星彼此間的動力交互作用（dynamical interaction）而被踢出來的。這種交互作用在所謂的核塌縮（core collapse）過程中相當普遍，當質量比較大的恆星沈向星團中心的過程中，與低質量恆星之間便會有這種動力交互作用。當許多大質量恆星抵達星團中心後，星團中心反而變得不穩定，反會讓這些大質量恆星互相抵制、拋出星團外。

劍魚座30中心的大型星團R136過於年輕，不太可能已經經歷過核塌縮的過程。然而，既然小一點的星團系統的核塌縮過程比較快，因此劍魚座30中有許多落跑恆星或許是小型星團在與R136合併的過程中拋出的。

Sabbi等人希望未來後續研究能觀察更大尺度的星團狀況，以便提供更多相關細節，看看是否有更多星團與劍魚座30有交互作用，特別是在紅外波段相當靈敏的韋柏太空望遠鏡（James Webb Space Telescope，JWST）。因為紅外波段可不受塵埃遮蔽，觀察到可見光波段會被塵埃遮蔽而不可見的部分，或許在這些原本被塵埃遮蔽而不可見的部分，還有許多溫度更低、亮度更暗的恆星隱藏在此。如能將之顯露出來，就更能瞭解劍魚座30星雲內的恆星星族分佈概況，並藉這個年輕星團來更進一步瞭解星團的形成細節，以及年輕的早期宇宙中恆星究竟是如何形成的。