银河系中心: 大质量恒星形成之路艰难

一张细节满满的我们所在的银河的银河中心红外相片。人马B1, 人马B2和人马C是三个本研究中研究的三个恒星形成区域。一些原因造成他们形成大质量恒星比较困难。

在银河中心的气体云包含着大量组成恒星的气体，但是一些原因造成了很少恒星会在那边形成，但是在银河的其他区域，相似气体却能轻易地形成大质量恒星。整体上说，这些气体云更少地形成恒星，它们是新的一种分子云吗？

这些恒星形成区域称为巨型电离氢区域（GH ii区域），得名来源于区域内氢分子被临近恒星放出的紫外光辐射电离。这些气体云可以壮观地横跨数百光年，相比于典型形成恒星的云仅仅数十光年厚度。这些巨物拥有形成数千个恒星的气体。有些有数百万太阳等价的亮度，有些在银河另外侧，他们被数百颗炽热大质量恒星组成的星团点亮。

但是，在银河中心，这些巨型氢电离区域生成大质量恒星却比较困难。在天体物理学杂志中刊发的新研究中检查了银河中心中的三块这样区域，又被称为中央分子集中区。

这篇研究论文的题目叫做《基于SOFIA探测银河的巨型氢电离区域,第七部分，银河中央区域人马B1，人马B2和人马C》，领头科学家是来自SETI研究院Carl Sagan研究中心的James M. De Buizer, (注：SOFIA-FORCAST ‌是 SOFIA 天文台上的一个重要仪器，全称为“Far-Infrared Camera, Spectrometer, and Polarimeter” (远红外相机、光谱仪和偏振计)。SOFIA是一架改装自波音747SP的飞机，搭载了一个2.5米口径的望远镜，能够在11000米高空飞行，减少大气干扰，提供良好的观测条件）

“巨型氢电离区域（GH ii)是许多超大质量年轻或者正在成型的OB星团的家，“作者们写到，“他们包括了一大部分最大质量的银河恒星，因此可以主导银河热发射成像。”研究这些区域可以帮助天文学家理解其他银河系观察到的现象如何解释和怎么理解大质量恒星在其中形成和演化。

“理解大质量恒星如何形成和演化可以给初始质量函数和恒星形成理论带来启示”这些研究者们说。

这个研究聚焦在中央分子区域（CMZ）内那三块巨型氢电离区域（GH ii) 找到的77颗大质量年轻恒星星体（MYSO）。在它们成型时，他们是举足轻重的有影响的星体，因为他们可以通过辐射出的强烈紫外光极大的改变周围环境。这些强大放射可以激发或者压制附近区域内恒星形成。它们可以造成他们所在的分子云内形成空腔使恒星形成物质更加致密。观察他们可以帮助天文学家们理解他们充满能量的诞生过程和他们如何影响银河进化。不幸地是，他们“躲”在浓厚的云后，观测不便。这个研究使用了SOFIA天文台（机载红外射电天文台）来透过覆盖着不透明云体探测他们。

研究者找到了三块巨型氢电离区域（GH ii) 的共同点，也找到了显著的不同点。

这篇文章中展示的照片显示了人马座B1,人马座B2。大质量年轻恒星星体（MYSO）被字母和数字标记：字母表示这些大质量年轻恒星星体（MYSO）是电波辐射源，数字表示这些大质量年轻恒星星体（MYSO）是红外辐射源。

当他们比较银河中心的三块巨型氢电离区域（GH ii)，他们发现恒星形成速率低于全银河平均，同时也发现尽管拥有浓密的气体云，他们生成大质量恒星却很困难，而且没有足够的材料支撑一代恒星诞生。这些使他们和银河系其他恒星形成区域不同。

“最近的研究结论是银河中心的恒星形成是被扼制的，更甚有人认为，那里现在可能没有恒星正在形成。”牵头作者De Buizer在一次新闻发布会上说，“因为正在生成的大质量恒星在长红外波段是最亮的，我们拥有我们所在银河最中心恒星形成区分辨率最高的的红外图像。但是数据展示，恰恰相反，有大质量恒星正在那里生成，但是可以确认的是生成速度相对较慢。“

此图展示了人马座C和他的三块附属区域，数字展示了SOFIA找出的潜在大质量年轻恒星星体（MYSO）

人马座B2似乎孕育着最年轻的大质量年轻恒星星体（MYSO）同时也有质量最大的那些。人马座B2最大的大质量年轻恒星星体（MYSO）大概是太阳质量的64倍，这和"我们观察到的银河平面其他几个巨型氢电离(GH ii)区域差不多"，作者们写到，但是，在人马座B1和C中最大的大质量年轻恒星星体（MYSO）大概只有这个质量的一半，即32个太阳质量。

人马座C鹤立鸡群，“人马座C内找不到几颗大质量年轻恒星星体（MYSO），而且似乎那里有更高比例的小质量年轻恒星星体，并夹杂着更多进化异常/前景星体，“作者们写到，”更有甚者，不像传统氢电离（GH ii)区域，人马座B1和人马座C更多地被不像在这个区域内形成的进化异常星体电离，“研究者们解释道。

我们的太阳系距离银河中心大概26,000光年，但是这三个被研究的氢电离区域在距离银河中心300光年的轨道公转。这使它们极度接近那块能量混乱的区域：有来自那片区域的超重黑洞的急促潮汐引力，也有来自大质量恒星的强劲的恒星风，极端温度和强大的磁场，都有可能中断恒星形成。

“这些银河系中心恒星形成区域在许多方面和相对平静的银河系“周边”其他大质量恒星诞生区域类似，”本项研究成果的共同作者——来自加州理工IPAC(红外处理和分析中心)的 Wanggi Lim说，“但是，在银河中心区域找到的大质量恒星虽然大得让人印象深刻，但是尺寸和数量比银河的其他区域都要少。更有甚者，通常那些恒星形成区域和大恒星形成材料 ‘库’紧密相连，而且在不断形成各个阶段的恒星，但是这些似乎对于银河中心区域不适用”

但三个区域中有一个例外——Sgr (人马座) B2和其他氢电离区域一样，没有那么高的恒星形成速率，但它和恒星形成物质‘库’紧密相连。这意味着将来那里可能会产生一个星团。作者们解释说临近的Sgr (人马座) B1可能进化程度更高，所以“有充分的时间去驱散大部分分子材料。”

虽然三个巨型电离氢区（GH ii regions）差距比较大，他们都有类似的大质量年轻恒星星体（MYSO）恒星密度，但都低于平均值。“这个结果和你们可能认为的中央分子集中区 (CMZ)恒星形成区域不太可能是多产的观点一致，不过它们的确正在以和更外围的巨型电离氢区（GH ii regions）一样速度孕育大质量年轻恒星星体（MYSO），尽管这个速率低于平均值。”作者文章里写到。但令人意外的是所有三个巨型电离氢区（GH ii regions）的大质量年轻恒星星体（MYSO）恒星密度大致是一致的，即使人马座B2（Sgr B2）是更高产的恒星形成环境。

天文学家们认为典型巨型电离氢区（GH ii regions）应该包括还镶嵌在他们的气体云中的大质量星云主要发生区域。但这两个在本项目中被研究的区域人马座BI（Sgr B1）和人马座C（Sgr C） 不符合这个定义，他们可能应被定义为新的区域类型。

“在这些方面，人马座BI（Sgr B1）和人马座C（Sgr C）和典型巨型电离氢区（GH ii regions）表现不同，所以它们可能代表了一种新的巨型电离氢区（GH ii regions）分类或者挑战了现有的巨型电离氢区（GH ii regions）分类方法。”作者们写道。

或者，他们根本不应该被作为巨型电离氢区（GH ii regions），“另一方面，因为那个关于巨型电离氢区（GH ii regions）的幼稚假设——巨型电离氢区是诞生大质量星体星团并且这些大质量星体星团仍旧存在其中的巨型分子云，有人会说，人马座BI（Sgr B1）和人马座C（Sgr C）应该不能被认为是巨型电离氢区（GH ii regions）的一部分，而不是被定义为一类新的巨型电离氢区（GH ii regions）。”作者们总结道。

BY：universetoday

FY：Evan Gough