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大到星系小到一颗恒星,世界万物被“丝状气体”网络连通了?

世界星系中的分子气体被组织成一个层次结构,巨型分子气云中的分子物质,沿着扑朔迷离的丝状气体通道网络向气体和尘土的拥堵中心移动,在那里它被压缩成恒星和行星,就像世界各地数以百万计的人通勤到城市作业相同。为了更好地了解这一进程,由马克斯·普朗克天文学研讨所(MPIA)乔纳森·亨肖领导的一个天文学家小组:

丈量了从星系标准流出的气体运动,一直到单个恒星构成的气团标准。研讨成果表明,流经每个标准的气体是动态彼此联络的:虽然恒星和行星的构成发生在最小标准上,但这个进程是由始于星系标准物质流的级联操控,其研讨研讨成果宣布在《天然·天文学》期刊上。星系中的分子气体由物理机制发动,如星系旋转、超新星爆破、磁场、湍流和重力,刻画了气体结构。

了解这些运动怎么直接影响恒星和行星的构成很困难,由于这需求量化空间标准上巨大范围内的气体运动,然后将这种运动与调查到的物理结构联络起来。现代天体物理设备现在例行地领会大片天空的地图,一些地图包括数百万像素,每张地图都有数百到数千个独立的速度丈量。因而,丈量这些运动在科学和技能上都是具有应战性的。为了应对这些应战,研讨小组开端运用对银河系和邻近星系中气体的观测。

丝状气体网络

丈量各种不同环境中的气体运动,经过丈量由光源和调查者之间相对运动引起分子宣布光的频率显着变化来检测这些运动,这种现象被称为多普勒效应。经过运用规划的新颖软件,研讨小组能够剖析数百万的丈量成果,这种办法使研讨人员能够以一种新的方法可视化星际介质。研讨发现,冷分子气体运动好像在速度上动摇,这让人想起海洋外表的波涛。

这些动摇代表气体运动。动摇自身并不特别令人惊奇,由于研讨人员知道气体在移动。研讨的合著者史蒂夫·朗莫尔(Steve Longmore)说:让咱们惊奇的是,这些不同区域的速度结构看起来是如此类似,不管咱们是调查整个星系,仍是咱们银河系内的单个气体云,结构都大致相同。为了更好地了解气流性质,研讨小组挑选了几个区域进行仔细检查,运用先进计算技能来寻觅动摇之间的差异。

经过结合各种不同的丈量,研讨人员能够确认速度动摇是怎么依赖于空间标准的。剖析技能的一个奇妙特点是对周期性很灵敏,我们数据中有重复的图画,比方沿着螺旋臂等距离散布的巨型分子云,能够直接辨认图画重复的标准。研讨确认了三条丝状气体通道,虽然追寻的标准差异很大,但它们好像都显示出沿着顶部大致等距散布的结构,就像串起来的珠子相同,不管是沿着螺旋臂的巨大分子云,仍是沿着丝状物构成恒星的细小“中心”。

分子云的研讨发现

研讨发现,与等距离结构相关的速度动摇,都显示出一种共同的形式。这些动摇看起来像是沿着细丝顶部振动的波,它们有一个清晰的振幅和波长。大标准上的巨型分子云或小标准上单个恒星构成中心的周期性距离,很可能是它们母丝变得引力不稳定的成果。这些振动流是气体沿着螺旋臂活动或向密度峰值会聚的特征,为恒星的构成供给了新燃料。

相反,研讨小组发现,在整个巨型分子云中丈量到的速度动摇,在整个云和其间的细小中心之间的标准上,没有显示出显着的特征标准。在巨型分子云中看到的密度和速度结构是‘无标准’的,由于发生这些结构的湍流构成了一个混沌级联,当扩大时会显示出越来越小的动摇。这种无标准行为发生在两个定义清晰的极点之间:整个气体云的大标准,以及构成中心的小标准。

把巨大分子云幻想成由高速公路连接起来的等距离特大城市。从鸟瞰图来看,这些城市的结构,以及穿行其间的轿车和人,显得紊乱和无序。但是,当扩大单个路途时,会看到来自五湖四海的人,有序地进入他们各自的写字楼,写字楼代表着恒星和行星诞生密布而冰冷的气体中心。

博科园|研讨/来自:马克斯·普朗克学会

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