天文学家对哈勃观测到的“婴儿”恒星周围暴雨般的外溢现象感到困惑

他们的研究基于此前收集的美国宇航局哈勃和斯皮策太空望远镜以及欧洲航天局赫歇尔太空望远镜的数据。这项研究让天文学家们仍然想知道为什么恒星形成的效率如此之低。分子云的初始质量中只有30%会赢成一颗新生恒星。

尽管我们的银河系是一座由至少2000亿颗恒星组成的巨大星系，但它们是如何形成的细节在很大程度上仍然披着神秘的面纱。

科学家们知道，恒星是由巨大分子云中的致密区域发生塌缩最终形成的，这些氢云在重力作用下被挤压到核聚变点燃。但只有大约30%的分子云的初始质量最终成为一颗新生的恒星。在这样一个可怕的低效率过程中，其余的氢云去了哪里？

有人认为，新形成的恒星通过光剑形的外流射流和强大的磁场从环绕盘发射的飓风，吹散了大量的热气体。这些应该会压制中心恒星的进一步生长。但一项新的、全面的哈勃调查显示，这种最常见的解释似乎并不奏效，让天文学家们感到困惑。

研究人员利用之前从美国宇航局的哈勃和斯皮策太空望远镜以及欧洲航天局的赫歇尔太空望远镜收集到的数据，分析了猎户座分子云团中304颗正在发育的恒星，也就是所谓的原恒星。猎户座分子云团是距离地球最近的主要恒星形成区域。(斯皮策和赫歇尔已不再运行)。

在这项迄今为止规模最大的新生恒星调查中，研究人员发现，恒星外流的气体–清除可能并不像传统理论所认为的那样，在决定其最终质量方面非常重要。研究人员的目标是确定恒星外流是否会阻止气体流入恒星并阻止其生长。

相反，他们发现，形成恒星的外流所形成的周围气体云中的空洞并不像理论上所提出的那样，随着恒星的成熟而有规律地增长。

“在一个恒星形成模型中，如果你开始时有一个小空洞，随着原恒星迅速变得更加进化，它的外流会创造一个越来越大的空洞，直到周围的气体最终被吹走，留下一个孤立的恒星，”俄亥俄州托莱多大学的首席研究员Nolan Habel解释说。

“我们的观测结果表明，我们没有发现任何渐进式的增长，所以空洞并没有增长，直到它们把云中的所有质量都推出去。所以，一定还有其他过程在进行，以摆脱那些没有最终进入恒星的气体。”该团队的成果将出现在即将出版的《天体物理学杂志》上。

在恒星相对短暂的诞生阶段，只持续了大约50万年，恒星的质量迅速膨胀起来。变得一团糟的是, 随着恒星的成长, 它发起了一阵风，以及出现旋转的, 草坪喷水器式的“喷射器”，朝相反的方向射去， 这些喷出的气体开始侵蚀周围的云层，在气体中形成空洞。

流行的理论预测，随着年轻恒星的演化和外流的继续，空洞会越来越大，直到整个恒星周围的气体云被完全推开。随着气体罐空了，恒星就停止生长。

为了寻找空洞生长，研究人员首先通过分析赫歇尔和斯皮策对每颗恒星的光输出数据，按年龄对原恒星进行分类。哈勃观测中的原恒星也是作为赫歇尔望远镜的赫歇尔猎户座原恒星调查的一部分进行观测的。

然后，天文学家用哈勃的近红外相机和多物体光谱仪以及宽场相机3在近红外光下观测这些空洞。观测时间为2008年至2017年。虽然恒星本身被尘埃笼罩，但它们发出强大的辐射，这些辐射击中空腔壁并散落尘粒，用红外光照亮气态包层中的空隙。

哈勃图像揭示了原恒星在不同演化阶段产生的空洞细节。Habel的团队利用这些图像测量了这些结构的形状，并估算了为形成空洞而清理出来的气体体积。从这一分析中，他们可以估计出恒星爆发时被清理出来的质量量。

“我们发现，在原恒星阶段结束时，大部分气体已经从周围的云层落到了恒星上，一些年轻的恒星仍然有相当狭窄的空洞，”托莱多大学的团队成员Tom Megeath说。“所以，这幅图景仍然被普遍认为是什么决定了恒星的质量，是什么阻止了气体的坠落，就是这个不断增长的外流空洞把所有的气体都挖走了。这对我们关于恒星形成如何进行的想法来说一直是相当基础的，但它似乎并不符合这里的数据。”

未来的望远镜，如美国宇航局即将推出的詹姆斯-韦伯太空望远镜将更深入地探究一颗原恒星的形成过程。韦伯光谱观测将在红外光下观测原恒星周围盘的内部区域，寻找最年轻的星源中的喷射物。詹姆斯-韦伯太空望远镜还将帮助天文学家测量从圆盘到恒星的物质的吸积速度，并研究内部圆盘如何与外流相互作用。