苍鹰的“蛋”
译:Jack


概要:
  利用红外线照像技术,天文学家们找到了“诞生柱”中新恒星形成的重要的证据。1995年,著名的HST(哈勃太空望远镜)在可见光波段拍摄了这个鹰状星云中的“诞生柱”,并且使得它扬名全球。
  
  可是,来自NGC 6611——一个年轻的星团的星风,不断的雕蚀着这些“柱子”,并且将它们照亮。哈勃的天文学家认为,在这些柱子里面,可能会有新恒星的存在。

  经过观测,天文学家们终于利用VLT望远镜拍摄到了M16的宽视场近红外的图片,而且分辨率也不错,他们可以利用这些图片来寻找新恒星。

  三根柱子中,有两根柱子有十分年轻的恒星,就在他们的柱子尖上;其他一些小质量的恒星看起来和那些小的“蒸发中的气体球”(evaporating gaseous globules,简称EGGs,也就是我们所说的“蛋”)有关,这些也正是哈勃的天文学家看见的,分布在柱子面的东西。

  这些观测资料又给恒星形成的学说带来了新的证据,难道这新恒星的形成是由来自NGC 6611的强烈的紫外线激发的,或者是他们已经在慢慢的形成了?如果,现在就将那些恒星和周围的物质分离开,是否恒星的形成过程就会因此而中断?如果这些恒星周围有尘埃盘,那么它们会不会形成行星系统?

著名的“诞生柱”

  相信, 提到“诞生柱”,很多人都会肃然起敬。“诞生柱”是鹰状星云中的一部分,在南天的巨蛇座。1995年,哈勃发表了它的第一张图片,于是,它便成为了现代天文学的标志。在这张图片中,我们可以看见如传说中海地森林中海怪一样的东西。来自NGC 6611的星风不断的侵蚀着这些数光年长的柱子,也许再过几百万年——可能是宇宙眨眨眼睛的时间——这些柱子又将不复存在。
  
  但是在他们寿终正寝之前,它们为宇宙留下了一些宝贵的遗产以证明它们曾经存在:那些正在它们体内形成的新恒星。所以那些恒星是被NGC 6611中恒星的巨大的能量激发的,但是,也许它们早已开始形成,只不过是被那些星风突然挖掘出来罢了。

  真正的问题出现了:在“诞生柱”中,到底有没有恒星形成?

哈勃望远镜中的“诞生柱”

  1995年,哈勃利用最得力的“助手”——WFPC-2拍摄了M16。哈博得科学家们使用了三个窄带通的滤镜来过滤电离的气体中某些已知的发射线。在这些准备之后,他们的到了一张十分清晰的M16的照片,有些时候,这些冰冷的气体和尘埃会被人们称作为“象鼻子”。

  在这张图片中,我们可以看见数光年长的“柱子”背倚着一个明亮的星团,与此同时,来自NGC 6611的星风又不断的雕蚀着这些“柱子”——在这张图片中我们很容易就可以看到这个现象。

  一个惊人的发现随之而来:在“柱子”的周身上下,有着不少的隆起(他们的数目是73个),有的隆起已经从柱子中分离开了。由于他们非常小,所以,只有0.5弧秒,所以,以前在地基望远镜中,没有观测到过这些东西,也只有哈勃这样高分辨率的望远镜才能够做得到。

天文学家们给那些隆起取了一个名字叫做“蒸发中的气体球”,如果讲英文名字缩写一下,就是“EGGs”,也就是我们所说的“蛋”。他们注意到,在一些“蛋”的顶端,有恒星的存在,天文学家们认为,那些“蛋”可能是由于来自NGC 6611的激波前遇到了“柱子”中的稠密物质而形成的,他们还设想,这些“蛋”中,有一些年轻的恒星,现在,仍然躺在它的婴儿床上,但是,马上就要面对外面繁杂的世界了。

  但是哈勃的科学家不可能通过易被吸收的可见光对蛋进行探测,所以也就无从认证自己的观点。

窥探柱子的内部

  要穿透M16那些稠密的尘埃,我们就必须用波长更长的波去进行探测。但是这样的探测要是足够的灵敏才能找出那些暗而小的恒星。而且,也要有优秀的亚弧秒级的角分辨率,它的观测范围也要广。在过去的20年中,科学家们利用了近红外、中红外和毫米级的射线对M16进行了观测。不幸的是,没有仪器能够同时拥有这么多的优点,多亿,也就找不出任何的证据。

  2001年春天(4、5月),欧洲的一些天文学家得以VLT的相助,为了使当地ESO小组能够给与他们尽量优越的条件,他们制定使用“服务模式”(ISAAC的一个模式)进行观测。

  这样的努力并没有白费。他们使用的ISAAC能够覆盖9×9这么大的天区,是哈勃太空望远镜的14倍,另外,它还有0.35弧秒的角分辨率——对探测那些恒星这项工作来说,这样已经足够了。虽然距离VLT的光学系统NAOS/CONICA的0.07弧秒的角分辨率还有相当大的距离,但是,相对来说,ISAAC能够观测的范围要大多了。

M16的红外线照片

                 

图片解释:图一是M16的三色合成的照片。它是由ISAAC得到的144张独立的照片合成的。在图片中心,我们可以看见所谓的“诞生柱”,这张广角红外照片不仅拍摄到了中央的三根柱子,也拍摄到了同一恒星形成区中的其他柱子,还有M16周围的一些恒星。右上方的星团是NGC 6611,也就是雕蚀柱子的星风的来源。

                   
图片解释:图二是图一中心区的放大图。图片中,我们可以看见“柱子”的红外线照片和即时“柱子”周围的环境。我们将这些柱子进行编号,从左到右分别是1、2、3号柱子。由于红外线穿透了柱子中较为薄的地方所以,柱子看起来没有哈勃的明显。一些红色的天体看起来好像和那些柱子有关系:一些是柱子的背景星,另外一些则是柱子中的恒星了。在图片的底部是一道紫色的亮弧H-H 216,是从年轻的恒星中喷射出的高速的热气体。

  可见,相对来说,HST所拍摄的区域有些狭小,最有力的证据就是恒星的数量。图片中,蓝色的恒星要么是NGC 6611——他们大部分的质量集中在图片右上方的区域,要么就是前景星。

  绝大部分的恒星暗而且呈黄色。它们是M16后面的恒星,它们沿着我们和星系核求之间的直线分布,透过形成NGC 6611的分子云,我们可以得知它们的存在。另外,我们还可以看见一些十分红的恒星,它们那些也许就是柱子中的恒星,但或许仅仅是背景星。

  接着再放大,就是哈勃拍摄到的场景了。我们仍然可以分辨出柱子,但是已经没有那么明显了。因为红外线在此刻已经穿透了柱子较薄的部分,这些东西在观看影片一的过程中,我们都能够清楚的感觉到。

寻找“蛋”中的新恒星

                 
图片解释:图三是三根主要的柱子中最大的柱子——柱1的图片。我们可以看见,柱子的头部已经是透明的了,但是上面还是有些不透光的核,近红外线无法穿透。在顶部,我们可以看见带蓝色的星云物质被一条暗带一分为二,而这些星云物质被来自他下方的一颗恒星的星光照亮了,这颗恒星很年亲,但是质量也很大。在它们的下方,一些小质量的恒星与哈勃发现的“蛋”有着联系。最近欧,科学家们还发现了在柱1最暗的地方之一——23号蛋的地方,有一天淡蓝色的条纹,从这个蛋的顶端喷射出来,小时在它们的上方。这个“蛋”下方不远处,我们又可以看见一条蓝色的星云物质——在哈勃的图片中,我们同样可以看见这些特征,也许这是23号"蛋"的内部的年轻恒星所发射出H-H喷流。

                 
图片解释:同样图4也是一个放大图,不过它的对象是柱2。埋藏在柱子顶端的物质中的是蓝黄色的恒星,可惜在哈勃的照片中我们看不见。图片中好象在那个地方有两个恒星,其实,这不过是一个特大质量的恒星,而它的周围,有一些星云物质。

                 
图片解释:图5的放大对象是图1中右下方的一根柱子--柱4。在哈勃照片中我们看不见。这根柱子和别的唯一不同之处就是很少受到NGC6611中恒星的影响。在这个柱子的顶端,我们可以看见:有团红色的物质,这是因为,在这个柱子中,有恒星被埋得太深,我们无法直接看见,但是,它发出的光照亮了那些物质,我们才得以了解它的存在。在这些恒星中,有可能HH216的制造者就在其中。

  图3-5显示了柱1和柱2顶部的放大图,另外还有柱4--在ISAAC中、可以看见,在右下方。注意中的恒星,在一个反射星云中,在可见光波段完全不可见。科学家们通过对它红外波段的射线的研究,认定它的质量要比太阳大得多,而又十分年轻,它的岁数不会超过十万年。在影片1中,我们可以看见HST和VLF图片的比较,

  就在柱2的顶端,有一个恒星同样给予一团反射星云以光明,在HST 的图片中,仍旧没有什么踪迹。在右下方,也就是柱4,同样也有一团红色的星云物质--也就是科学家们所认定恒星存在的依据。目前,这些科学家正在密切地关注这个物体,他们相信,这个隐藏的恒星,也许就是H-H喷射的来源。在图四中,我们可以看见有一个紫金色的弧状物,我们称这个高速气体喷流为H-H 喷流。

  天文学家们用十分精确的方法对哈勃和VLT的图片进行比较,核对每个"蛋"所在的地方,并寻找他们里面的恒星。做下面工作必须十分谨慎,因为一来"蛋"的体积显得十分小,二来,如果,有一颗背景星的位置不幸与蛋的位置重合,我们便会有麻烦。
  
  在经过认真的对照之后,他们发现,73个蛋中,11个蛋与恒星有着明显的联系,在11个蛋中,只有一个,我们能在哈勃的图片中看到,另外,油个蛋中可能有恒星存在。

  通过对它们近红外波段的光的认证,科学家们发现,它们才质量大多数都小于太阳质量。有趣的是,绝大部分恒星都在柱1中,而这些恒星的大半都在柱子的顶端,靠近NGC6611。也许小星团就是这么形成的。

  虽然,另外57个感好象是空的,但是,记录M16 中其它蛋中是否会有新恒星显得格外重要。毕竟,柱1和柱2的恒星中,没有一个和HST所发现的蛋有关系。而且,在VLT 的图片中,我们可以清楚地看到:柱子的一部分和一些蛋中,还有红外线不能穿透的致密尘埃,也许藏有新的恒星。一贯有趣的例子就是23号蛋,看上去这个蛋空无一物,但是,却有高速的H-H喷流从中流出。
展望

  VLT的图片向我们提供了有力的证据,M16中,最后有恒星诞生,至少,"有一些蛋能够孵出小鹰"。

  用更长波段的射线,能够探测到M 16 中所有的恒星形成。也许必须使用VISIR。

  但是,照相机毕竟不是摄像机,我们不能断定到底是先有蛋还是先有恒星。是不是这些恒星在NGC6611中的星风扫荡M16之前已经在黑暗中默默形成了?或者,是辐射压造成了那些恒星?

  无论怎么样,我,都该知道,这些年轻的恒星,马上就要开始经受NGC6611的"虐待",因为柱子不久将会不复存在。它们的命运将会怎样?在未形成真正的恒星之前就被切断与尘埃和气体的关系,不能正常发育?或者,恒星周围的尘埃盘被紫外线一下子蒸发掉,形成不了行星系统--就象猎户座星云中的恒星一样?现在,理论方面的工作已不断进行。

  值得一提的是,这些"诞生柱"覆盖的仅仅是鹰状星云的一小部分。在这些柱子中,现今也许有几十个新的恒星已在形成,而在几百万年前,一大批的恒星也在那儿形成了,包括NGC6611它自己。
也许,关于那个星团的形成,还有别的说法。也可能就如我们猜的那样。

更多信息
  本文所记载的观测等活动,已上报至欧洲的杂志"Astronomy and Astrophysics Letters",有兴趣的话可以阅读。

 

   译自 欧南台  

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