研究人员发现了高效形成恒星的关键：位于星系深处的磁场

天文学家发现了恒星形成过程中一种长期缺失的成分，这就好比高压锅在制作完美蒸熟的圣诞布丁过程中所起的作用。

就像高压锅盖子上的重物能锁住压力，为烹饪创造理想的环境一样，磁场可能在星系合并过程中发挥着至关重要的作用，为新恒星的形成创造条件。

虽然这种想法已经被理论化了很多年，但直到现在，这种磁场的直接证据仍然难以找到。

圣诞布丁是英国节日期间的传统甜点，口感浓郁。 它由干果、香料、羊油和白兰地等酒精制成，要经过数小时的蒸煮才能形成其深厚的风味。 通常与奶油冻或白兰地黄油一起食用，是节日的主菜。

由帝国理工学院的大卫-克莱门茨（David Clements）博士领导的一个国际研究小组在星系合并系统 Arp 220 的核心探测到了气体和尘埃组成的致密圆盘内的磁场，该磁场跨越数百光年。

他们说，这些区域可能是使相互作用星系的中心恰到好处地将大量氢气烹饪成年轻恒星的关键。 这是因为磁场可能能够阻止合并星系核心中恒星形成的强烈爆发，当热量升得过高时，磁场就会有效地"沸腾"。

揭示这一发现的新论文于12月20日发表在《皇家天文学会月刊》（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society）上。

天文学家在两个合并星系系统 Arp 220（如图）的深处发现了与几百光年宽的气体和尘埃圆盘相关的磁场证据。 资料来源：NASA、ESA、哈勃遗产（STScl/AURA）、ESA、哈勃合作组织和 A. Evans（弗吉尼亚大学，夏洛茨维尔/NRAO/纽约布鲁克大学）

克莱门茨博士说："这是我们第一次在星系合并的核心发现磁场的证据，但这一发现只是一个起点。 我们现在需要更好的模型，并了解其他星系合并中发生的情况。"

在解释磁场在恒星形成中的作用时，他打了一个烹饪的比喻。

"如果想在短时间内烹饪出大量恒星（圣诞布丁），你需要把大量气体（或配料）挤压在一起。 这就是我们在合并的核心中看到的现象。"克莱门茨博士说："但是，随着来自年轻恒星（或你的炊具）的热量增加，一切都会沸腾，气体（或布丁混合物）就会散开。为了阻止这种情况发生，你需要添加一些东西来把它们固定在一起--星系中的磁场，或者高压锅的盖子和重量。"

图片显示亚毫米波阵列连续波段中 Arp 220 的强度（彩色），并叠加了偏振矢量（左）。 图像中的偏振矢量旋转了 90 度，以显示磁场的方向。 资料来源：D.L. Clements et al.

长期以来，天文学家一直在寻找一种神奇的成分，它能使某些星系比正常情况下更有效地形成恒星。

星系合并的一个问题是，它们可以非常迅速地形成恒星，也就是所谓的"星爆"。 这意味着从恒星形成率和星系中恒星质量之间的关系来看，它们的表现与其他恒星形成星系不同--它们似乎比非星爆星系更有效地将气体转化为恒星。 天文学家对为什么会出现这种情况感到困惑。

一种可能是，磁场可以作为一种额外的"束缚力"，将恒星形成气体更长时间地吸附在一起，抵御气体在被年轻、炽热的恒星或大质量恒星死亡时被超新星加热而膨胀和消散的趋势。

理论模型以前曾提出过这种观点，但新的观测结果首次表明，至少有一个星系存在磁场。

夏威夷茂纳凯亚岛上的亚毫米波阵列。 资料来源：SMA/J. Weintroub

研究人员利用夏威夷毛纳凯亚岛上的亚毫米波阵列（SMA）探测了超亮度红外星系 Arp 220 的深处。

SMA 的设计目的是拍摄波长约为 1 毫米的光图像，它位于红外波长和射电波长之间。 这为观察包括超大质量黑洞以及恒星和行星的诞生在内的各种天文现象打开了一扇窗。

Arp 220 是银河系外远红外天空中最亮的天体之一，它是两个富含气体的螺旋星系合并的结果，合并引发了合并核区的星爆活动。

银河系外远红外天空是一种宇宙背景辐射，由遥远星系的尘埃发射的综合光组成。 所有星光中约有一半出现在远红外波段。

研究小组下一步将利用阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵列（ALMA）--观测冷宇宙中分子气体和尘埃的最强大望远镜--搜索其他超亮红外星系的磁场。

这是因为比 Arp 220 次亮的本地超亮度红外星系要暗四倍或更多。

研究人员希望，通过他们的研究成果和进一步的观测，磁场在本宇宙中一些最亮星系中的作用将变得更加清晰。

编译自/ScitechDail