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解碼恒星起源:韋伯對NGC 604的紅外洞察

2024-04-03科學

這張來自美國太空總署占士·韋伯太空望遠鏡的NIRCam(近紅外相機)拍攝的恒星形成區域NGC 604的影像顯示了來自明亮、熾熱的年輕恒星的恒星風如何在周圍的氣體和塵埃中形成空腔。 圖片來源:NASA、ESA、CSA、STScI

研究附近高濃度大質素年輕恒星的獨特機會

在天文學領域,「附近」一詞是相當相對的。 我們家鄉銀 河系 的鄰近星系距離我們只有幾百萬光年。 相比之下,一些曾經探測到的最遙遠的星系,更接近 大爆炸 ,距離數十億光年。 在某些情況下,以極高分辨率研究附近物體的能力可以幫助天文學家更好地理解更遠的物體。

以恒星形成區域NGC 604為例。 這個區域位於273萬光年外的附近的三角星系中,類似於我們銀河系中熟悉的恒星誕生區域,如獵戶座星雲,但它的範圍要大得多,並且包含許多最近形成的恒星。 這些區域是更遙遠的「星爆」星系的小尺度版本,這些星系經歷了極高的恒星形成率。

這張來自美國太空總署占士·韋伯太空望遠鏡的MIRI(中紅外儀器)拍攝的恒星形成區域NGC 604的影像顯示了在中紅外波長下,較冷的氣體和塵埃的大雲是如何發光的。 這個區域是恒星形成的溫床,是200多顆最熱、質素最大的恒星的家園,它們都處於生命的早期階段。 圖片來源:NASA、ESA、CSA、STScI

用美國太空總署的韋伯太空望遠鏡窺視NGC 604的卷須

恒星的形成和它們所居住的混亂環境是宇宙研究最充分但又充滿神秘色彩的領域之一。 美國太空總署 的占士·韋伯太空望遠鏡(James Webb Space Telescope )正在以前所未有的方式揭示這些過程的復雜性 .

來自韋伯的NIRCam(近紅外相機)和MIRI(中紅外儀器)的兩張新影像展示了恒星形成區域NGC 604,位於距離地球273萬光年的三 角星系(M33) 中。 在這些影像中,海綿狀氣泡和伸展的氣體細絲蝕刻了比過去更詳細、更完整的恒星誕生掛毯。

NGC 604 洞察

在NGC 604塵土飛揚的氣體層中,有200多顆最熱、質素最大的恒星,它們都處於生命的早期階段。 這些類別的恒星是B型和O型,後者的質素可能是我們太陽質素的100倍以上。 在附近的宇宙中很少能找到這種集中的它們。 事實上,在我們自己的銀河系中沒有類似的區域。

這種大質素恒星的集中,加上其相對較近的距離,意味著NGC 604為天文學家提供了一個機會,可以在它們生命早期的迷人時期研究這些天體。

韋伯的近紅外和中紅外觀測

在韋伯的近紅外近紅外影像(頁面頂部的影像)中,最明顯的特征是卷須和發射團塊,它們呈鮮紅色,從看起來像空地或星雲中的大氣泡的區域延伸出來。 來自最明亮和最熱的年輕恒星的恒星風已經雕刻出這些空腔,而紫外線輻射使周圍的氣體電離。 這種電離的氫氣表現為白色和藍色的幽靈般的光芒。

韋伯近紅外影像中明亮的橙色條紋表示存在稱為多環芳烴或多環芳烴的碳基分子。 這種物質在星際介質以及恒星和行星的形成中起著重要作用,但其起源是一個謎。 當您遠離直接清除的灰塵時,較深的紅色表示分子氫。 這種較冷的氣體是恒星形成的主要環境。

這張NGC 604的影像由韋伯的NIRCam(近紅外相機)拍攝,顯示了指南針箭頭、比例尺和顏色鍵,以供參考。
北羅盤和東羅盤箭頭顯示影像在天空中的方向。
比例尺以光年為單位標記,光年是光在一個地球年內傳播的距離。 (光傳播的距離等於比例尺的長度需要 3 年)。 一光年約等於 5.88 萬億英裏或 9.46 萬億公裏。
該影像顯示了已轉換為可見光顏色的不可見近紅外波長的光。 顏色鍵顯示在收集光線時使用了哪些 NIRCam 濾光片。 每個濾光片名稱的顏色是用於表示透過該濾光片的紅外光的可見光顏色。
圖片來源:NASA、ESA、CSA、STScI

Webb 的精致分辨率還提供了對以前看起來與主雲無關的功能的見解。 例如,在韋伯的影像中,有兩顆明亮的年輕恒星在中央星雲上方的塵埃中開辟出洞,透過彌漫的紅色氣體連線起來。 美國太空總署哈伯太空望遠鏡的可見光成像 中,這些斑點顯示為單獨的斑點。

韋伯在中紅外波長下的觀點也為該地區多樣化和動態的活動提供了新的視角。 在NGC 604的MIRI檢視(頁面頂部的第二張圖片)中,恒星明顯減少。 這是因為熱恒星在這些波長下發出的光要少得多,而較冷的氣體和塵埃雲則發光。 在這張影像中看到的一些恒星屬於周圍的星系,是紅超巨星 - 很酷但非常大的恒星,是我們太陽直徑的數百倍。 此外,出現在NIRCam影像中的一些背景星系也會褪色。 在MIRI影像中,物質的藍色卷須表示多環芳烴的存在。

NGC 604估計大約有350萬年的歷史。 發光氣體雲延伸到大約1,300光年寬。

占士·韋伯太空望遠鏡是世界上首屈一指的空間科學天文台。 韋伯正在解開我們太陽系的謎團,將目光投向其他恒星周圍的遙遠世界,並探索我們宇宙的神秘結構和起源以及我們在其中的位置。 韋伯是由美國太空總署及其合作夥伴ESA( 歐洲航天局 )和加拿大航天局領導的國際計劃。