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猎户座大星云

世界杯中国对巴西 5755

哈勃望远镜拍摄的電離原行星盤

恒星形成伴随的烟花

猎户座大星云是宇宙中一处恒星诞生地。观察发现,星云中约有700颗恒星处于不同形成阶段。

1979年,法國庇里牛斯山的南日比戈爾天文台(英语:Pic-du-Midi Observatory)借助拉勒芒电子相机在猎户四边形星团附近发现了六个未知的强离子源。这些离子源被称为部分电离球(partly ionized globules, PIGs),它们最初被认为是在猎户座大星云之外电离的。[39]后续甚大天线阵的观测表明,这些电离源与太阳系大小的凝聚物相关。因此有理论猜测,这些物体或许是尚未成形的低质量恒星,其周围环绕着原恒星蒸发吸积盘。[40]1993年,哈勃望远镜的观测结果确认了在猎户座大星云中存在原行星盤,并根据其特征称之为電離原行星盤。[41][42]哈勃太空望远镜在星云内共发现了150多个类似的结构,科学家们认为这些结构有助于揭示太阳系的形成和演变过程。考虑到这些原行星盘的数量庞大,人们推测恒星系统在宇宙中的形成是非常普遍的现象。

电离氢区的氢气与其它气体在引力作用下集聚,最终可演化为恒星。在集聚过程中,气团的中心密度逐渐增加,引力势能被转化为热能,使得温度逐步升高。当气团温度上升至一定程度时,中心区域可激发核聚变反应,由此生成一个原恒星。原恒星“诞生”的标志是其能量辐射压力足以平衡内部引力作用,并停止引力坍缩,从而使自身维持在稳定状态。

通常,当气团中心引燃核聚变时,其周围的物质云仍有较远距离。这些物质云被称为原恒星的原行星盘,行星在此处形成。最近的红外观测显示,这些原行星盘中的尘埃颗粒会逐步集聚,从而形成微行星。[43]

一旦原恒星进入主序阶段,它就被视为恒星。尽管大部分原行星盘都具备生成行星的条件,然而观测数据显示,如果猎户座四边形星群的年龄与星团内的低质量恒星相当,那么目前观测到的电离原行星盘很有可能会因强烈的恒星辐射而无法存在。[29]这些电离原行星盘距离猎户座四边形星群非常近,因此有观点认为这些原行星盘所在的恒星比星团中其他恒星更年轻。

星风

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星云中的恒星一旦形成,便会向外发散带电粒子,这种现象被称为星风。大质量恒星和年轻的恒星产生的星风强度高于太阳。[44]星风与星云中的气体相互作用时会产生震波或造成流体动力的不稳定性,进而塑造星际云。震波也可起到压缩星际云的作用,从而造成部分区域物质密度增加,进而引发引力坍缩。

星风与周边物质云形成的“浪花”,成因可能是源于开尔文-亥姆霍兹不稳定性。

猎户座大星云中的震波可分为多种类型,其中许多都能在赫比格-哈罗天体观察到[45]:

弓形震波(Bow shocks)是两股粒子流相遇时形成的静态震波。它们大多出现在温度最高的恒星附近,因为此处星风速度极高,可达到每秒上千公里。此外,在星云外围也有这种震波,这里的星风速度在每秒几十公里左右。弓形震波也可在恒星喷流(stellar jets)冲击星际介质的前端形成。

喷流驱动震波(Jet-driven shocks)是金牛T星诞生时产生的震波。星体释放的高速粒子流以每秒数百公里传播,与相对静态的气体相遇时便产生震波。

扭曲震波(Warped shocks)的观测形态类似弓形震波,它们产生于喷流驱动震波与横向流动气体的相遇。

星风与周边物质云的作用亦可形成“浪花”,其成因被认为是源自开尔文-亥姆霍兹不稳定性。[46]

猎户座大星云中气体的运动复杂,但总体趋势是从星云的“大海湾”部分流出,朝向地球方向。[36]位于电离区域后部的巨大中性区域目前正受自身引力影响而收缩。

此外,星云中还存在一些超音速移动的“子弹”形结构,它们正穿越氢云。每个“子弹”相当于冥王星公转轨道的十倍大小,红外观测显示其头部发光的铁原子。这些结构的形成可能与数千年前某个未知的剧烈事件相关。[47]