距離RCW120中心約7光年的地方是雲的邊界,那裡有大量的恒星正在形成。這些恒星是如何形成的呢?要回答這個問題,研究人員需要深入挖掘星雲的起源。RCW 120的中心有一顆年輕的大質量恒星,它能產生強大的恒星風。這顆恒星的恒星風與我們太陽的恒星風很相似,它們將物質從表面拋向太空。這種恒星風沖擊並壓縮瞭周圍的氣體雲。
進入到星雲中的能量引發瞭雲層中新恒星的形成,這個過程被稱為 "正反饋",因為巨大的中心恒星的存在對未來恒星的形成有積極的影響。該團隊由西弗吉尼亞大學博士後研究員Matteo Luisi組成,利用紅外天文學平流層天文臺(SOFIA)研究大質量恒星與環境的相互作用。
SOFIA是一個空中天文臺,由一架經過改裝的波音747SP飛機攜帶的8.8英尺(2.7米)望遠鏡組成。SOFIA的觀測范圍是電磁波譜中的紅外線,這剛好超出瞭人類所能看到的范圍。對於地面上的觀測者來說,大氣層中的水蒸氣阻擋瞭紅外天文學傢有興趣測量的大部分太空光。然而,它的巡航高度為7英裡(13公裡),使SOFIA處於大多數水汽之上,使研究人員能夠以一種在地面上無法實現的方式研究恒星形成區域。
一夜之間,飛行中的觀測站可以觀測到天體磁場、恒星形成區域(如RCW 120)、彗星和星雲。得益於2015年安裝的新型upGREAT接收器,機載望遠鏡可以對大面積的天空進行比以往更精確的測繪。對RCW 120的觀測是SOFIA FEEDBACK調查的一部分,該調查是由科隆大學的研究人員Nicola Schneider和馬裡蘭大學的Alexander Tielens領導的一項國際努力,該調查利用upGREAT觀測眾多的恒星形成區域。
研究團隊選擇用SOFIA觀測光譜[CII]線,該線由恒星形成區域中的彌漫電離碳發出。"[CII]線可能是小尺度反饋的最佳追蹤器,而且--與紅外圖像不同--它為我們提供瞭速度信息,這意味著我們可以測量氣體是如何移動的。事實上,我們現在可以用upGREAT在天空中的大區域輕松觀測[CII],這使得SOFIA成為一個真正強大的儀器,可以比以前更詳細地探索恒星反饋,"Matteo說。
研究小組利用SOFIA的[CII]觀測結果發現,RCW 120正以33,000英裡/小時(15公裡/秒)的速度膨脹,這對星雲來說是難以置信的速度。從這個膨脹速度來看,研究小組能夠對雲層進行年齡限制,發現RCW 120比之前認為的要年輕得多。通過年齡估計,他們能夠推斷出星雲邊界的恒星形成在中心恒星形成後啟動的時間。這些發現表明,正反饋過程發生在非常短的時間尺度上,並指出這些機制可能是宇宙早期階段發生的高恒星形成率的原因。
展望未來,該團隊希望將這種類型的分析擴展到更多恒星形成區域的研究中。Matteo說:"我們通過FEEDBACK調查研究的其他區域處於不同的演化階段,有著不同的形態,有的區域內有許多高質量恒星,而RCW 120中隻有一顆。然後,我們可以利用這些信息來確定什麼過程主要驅動觸發恒星的形成,以及各種類型的恒星形成區域之間的反饋過程有何不同。"