JWST創下新紀錄，在三角星系中看到新形成的恒星

我們的銀河系布滿了孕育恒星的巨型分子雲。根據我們在這裏看到的，天文學家假設恒星的形成過程也在其他星系中進行著類似的過程。這是有道理的，因為它們的恒星必須以某種方式形成。現在，多虧了詹姆斯韋伯太空望遠鏡（JWST），天文學家們在270萬光年外的一個星系中發現了幼小的恒星物體。這比之前對新形成恒星的任何觀測都要遠數百萬光年。

JWST觀測的目標是三角星系（M33）中的“年輕恒星物體”（YSO）。天文學家利用望遠鏡的中紅外成像儀（MIRI）研究了M33一個旋臂的一部分，以尋找YSO。他們發現了793顆這樣的小恒星，隱藏在巨大的氣體雲和塵埃雲中。這是一個重要的發現，它表明，我們在銀河系中非常熟悉的恒星誕生過程，正如我們在其他星系中所期望的那樣發生。

關於年輕恒星物體

為了把這一發現放在某種背景下，讓我們更詳細地看看年輕的恒星物體。一般來說，它們只是處於演化早期階段的恒星。當一個巨大分子雲中的物質開始在引力作用下“聚集在一起”時，恒星誕生就開始了。星團中密度最大的部分變得更大，溫度上升，最終，它開始發光。年輕的恒星物體可以是原恒星，仍然從它們巨大的分子雲中掃除質量。它們還不是真正的恒星，也就是說，它們的核心還沒有發生聚變。這可能要5億年（或多或少，取決於質量）才會發生。

一旦氣體進入嬰兒恒星核心完成，這個物體就成為主序前恒星物體。它還不是正式的明星。當恒星內部發生聚變時就會發生這種情況。然後，它就變成一顆主序星。一般來說，它已經清除了大部分的誕生雲，這使得它更容易觀察。

探測新形成的恒星

即使在我們的星系中，也很難觀察到處於形成初期的恒星。首先，它們的誕生雲隱藏了這些嬰兒恒星。這使得在可見光下很難探測到它們。但是，一旦它們足夠溫暖，可以發光，它們就會發出紅外輻射。如果有合適的儀器，天文學家可以很容易地探測到這種光。紅外光是天文學家用來尋找恒星剛剛開始形成的區域的主要工具。

在它們“長大”的過程中，年輕的恒星物體經常會發射出物質噴流。這些噴流在無線電發射中很顯眼，而無線電發射也很容易被探測到。這些小恒星也會噴出物質，這種物質被稱為“雙極流”。天文學家通過尋找熱氫分子或熱一氧化碳分子的證據來探測這些 —— 同樣是在紅外波段。一般來說，這些雙極流來自年齡小於1萬年的最年輕的天體。

許多年輕的恒星周圍都有星周盤。這些是形成恒星的雲團的一部分，並繼續向恒星輸送物質。最終，這個圓盤成為行星形成的地方，這就是為什麼天文學家經常把它們稱為“原行星盤”或“原生行星盤”。這些圓盤可以通過各種地面和太空觀測站在可見光和紅外光下觀察到。

所有這些恒星誕生的表現都存在於我們的星系中，特別是在旋臂中，天文學家已經對其中的許多進行了編目。其中最著名的例子就是獵戶座星雲。它擁有許多這樣的恒星嬰兒，包括原行星盤、噴流和雙極流出。其中一個特殊的天體，名為“YSO 244-440”，是獵戶座星雲星團的一部分，獵戶座星雲星團是一群非常年輕的恒星。這顆恒星嬰兒仍然隱藏在孕育它的星周圓盤中。2023年早些時候，天文學家使用智利的甚大望遠鏡宣布，他們觀察到這個物體發出了一股噴流。

此外，天文學家使用斯皮策太空望遠鏡觀測了大麥哲倫星雲中的這些天體，大麥哲倫星雲是銀河系的衛星星系。他們已經在斯皮策的數據中發現了至少1000個YSO候選者，這使他們能夠追蹤銀河系外恒星誕生的過程。

在其他星系中發現新形成的恒星

天文學家想要了解其他星系中恒星形成的過程，因為每個星系都有獨特的化學環境和進化歷史。恒星形成有助於填補星系演化的故事。這就是為什麼在其他星系中尋找YSO如此重要。

到目前為止，在我們緊鄰的銀河系附近尋找嬰兒恒星幾乎是不可能的。發現它們需要非常高分辨率的成像和紅外探測能力，才能從它們的誕生雲中分辨出這些小恒星。就像在銀河系中發生的那樣，年輕恒星周圍的雲吸收了它們發出的可見光。此外，如果一片雲中有很多這樣的雲，那麼在很遠的距離上區分它們是不可能的。像斯皮策、赫歇爾和地面天文台這樣的望遠鏡不具備探測大麥哲倫星雲以外所有YSO的高分辨率能力。

這就是JWST派上用場的地方。它具有高分辨率和紅外敏感性，這使得天文學家能夠在更遠的距離研究恒星形成區域。這就是為什麼一組觀測者使用望遠鏡觀察三角星系。在恒星數量、金屬豐度和大小方面，它與大麥哲倫星雲非常相似。然而，與LMC不同的是，M33有膨脹的旋臂，在巨大的分子雲中有恒星誕生區域。所以，它是一個完美的目標。

該團隊使用MIRI儀器觀察了M33南部螺旋臂的5.5千秒差距部分。他們使用先前的HST觀察來確定手臂中可能的YSO位置。然後他們把JWST集中在這些網站上。結果是一個龐大的目錄，包含了近800個候選YSO，然後他們對其進行了分析。

三角座星系YSO的分析

在對觀測結果進行整理和分類之後，天文學家們得出了一些關於M33恒星形成的有趣結論。他們發現，那裏最巨大的分子雲承載著許多年輕的恒星物體候選者。這些數字與在銀河系中類似的雲中所看到的數字相似。他們研究的旋臂似乎有一個非常有效的恒星形成機制，這與那裏巨大分子雲的質量不一定相關。他們仍在試圖弄清楚為什麼旋臂是這樣一個恒星形成引擎。

即使有了JWST，我們也有可能看不到三角座星系螺旋臂那部分恒星形成的最早階段。也有可能是M33的旋臂（被描述為“絮狀”）在幾個方面與銀河系的旋臂不同。凝塊可能是由於恒星形成的多次事件影響了內部氣體和塵埃雲的結構而引起的。我們銀河系的旋臂非常清晰，肯定沒有M33星系那麼絮狀。這可能表明，當星系繼續其恒星形成活動時，會發生進化變化。天文學家還表示，他們在M33中研究的旋臂之間的區域在恒星產生方面效率不高。

由於這是對遙遠星系恒星形成的“第一次觀察”，天文學家將利用這些觀察結果來模擬他們認為在M33中發生的事情。最終，他們應該能夠利用他們所學到的知識，對他們研究的區域內正在發生的恒星形成數量做出一些非常准確的估計。最後，他們應該能夠推斷出M33中其他旋臂的恒星形成速率。這將使他們對該星系的演化狀態和歷史有更深入的了解。

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