SOFIA首次清晰地捕捉到诞生恒星的“沸腾宇宙熔炉”的景象

研究人员利用SOFIA收集的数据，分析了银河系中最明亮、质量最大的恒星形成区之一。他们的分析表明，一个单一的、不断膨胀的温暖气体气泡围绕着Westerlund 2星团，并推翻了先前的研究，即Westerlund 2星团周围可能有两个气泡。研究人员还确定了该气泡的来源和驱动其膨胀的能量。他们的结果于6月23日发表在《天体物理学杂志》上。

“当大质量恒星形成时，与我们的太阳相比，它们吹出的质子、电子和重金属原子的喷射要强得多，”UMD天文学系的博士后和该研究的主要作者Maitraiyee Tiwari说。“这些喷射被称为恒星风，极端的恒星风能够在周围的冷密气体云中吹出并形成气泡。我们观察到的就是这样一个气泡，它位于星系这一区域最亮的星团周围，我们能够测量它的半径、质量和它的膨胀速度。”

这些膨胀的气泡的表面是由密集的电离碳气体组成的，它们在气泡周围形成了一种外壳。新的恒星被认为是在这些外壳内形成的。但是，就像沸腾的大锅里的汤一样，包围着这些星团的气泡与周围的气体云重叠并交融在一起，使得我们很难分辨出单个气泡的表面。

Tiwari和她的同事们通过测量从该星团发射的整个电磁波谱的辐射，从高能X射线到低能无线电波，创建了一个更清晰的围绕Westerlund 2的气泡的图片。以前的研究，只有无线电和亚毫米波长的数据，产生了低分辨率的图像，没有显示出气泡。在最重要的测量中，有一个远红外波长是由外壳中的一个特定的碳离子发射的。

"我们可以使用光谱学来实际告诉这些碳向我们移动或远离我们的速度，"马里兰大学的天文学博士生、该研究的共同作者 Ramsey Karim说。“这项技术使用了多普勒效应，与导致火车在经过你身边时喇叭改变音调的效应相同。在我们的案例中，颜色会根据碳离子的速度而发生轻微变化。”

通过确定碳离子是朝向地球还是远离地球，并将这一信息与电磁波谱的其他部分的测量结果结合起来，Tiwari和Karim能够创建一个环绕Westerlund 2的膨胀恒星风泡的三维视图。

除了在Westerlund 2周围发现一个单一的、由恒星风驱动的气泡之外，他们还发现了在这个气泡的外壳区域形成新的恒星的证据。他们的分析还表明，随着气泡的膨胀，它在一侧破裂，释放出热等离子体，并在大约一百万年前减缓了外壳的膨胀。但是后来，大约20万或30万年前，Westerlund 2的另一颗明亮的恒星演化出来，它的能量重新激活了Westerlund 2外壳的膨胀。

Tiwari说：“我们看到Westerlund 2周围的气泡的膨胀被来自另一颗非常大质量的恒星的风重新加速，而这又重新开始了膨胀和恒星形成的过程。这表明恒星将继续在这个外壳中诞生很长一段时间，但是随着这个过程的进行，新的恒星将变得越来越没有质量。”