地球位于一个1000光年宽的空间中，周围环绕着数千颗年轻的恒星——但这些恒星是如何形成的呢?
在今天发表在《自然》杂志上的一篇论文中，哈佛大学天体物理中心的天文学家们表示:史密森学会(CfA)和太空望远镜科学研究所(STScI)重建了我们银河系邻居的进化史，展示了1400万年前开始的一系列事件是如何导致一个巨大的气泡的形成的，而这个气泡是附近所有年轻恒星形成的原因。
“这真的是一个起源故事;我们第一次可以解释附近所有恒星是如何形成的，”天文学家和数据可视化专家凯瑟琳·朱克说，她在CfA获得奖学金期间完成了这项工作。
论文的中心图形是一个三维时空动画，揭示了所有年轻的恒星和恒星形成区域——距离地球500光年以内——都位于一个巨大的泡泡的表面，这个泡泡被称为“本地泡泡”。虽然天文学家已经知道它的存在几十年了，但科学家现在可以看到并理解局部气泡的起源及其对周围气体的影响。
恒星的来源:本地泡沫
利用大量的新数据和数据科学技术，时空动画展示了1400万年前第一次爆发的一系列超新星如何将星际气体向外推，创造了一个类似气泡的结构，其表面已经成熟，可以形成恒星。
今天，七个著名的恒星形成区或分子云——太空中可以形成恒星的稠密区域——位于气泡的表面。
“我们已经计算出大约15颗超新星在数百万年的时间里形成了我们今天看到的局部气泡，”朱克说，他现在是太空望远镜科学研究所的NASA哈勃研究员。
天文学家们指出，这个形状奇特的气泡并不是在休眠，而是在继续缓慢增长。
“它以每秒4英里的速度滑行，”朱克说。“不过，它已经失去了大部分的动力，在速度方面几乎停滞不前。”
气泡的膨胀速度，以及在其表面形成的年轻恒星过去和现在的轨迹，都是根据欧洲航天局(European Space Agency)发射的太空观测站盖亚(Gaia)获得的数据得出的。
“这是一个令人难以置信的侦探故事，由数据和理论驱动，”哈佛大学教授、天体物理中心天文学家阿丽莎·古德曼(Alyssa Goodman)说。古德曼是这项研究的合著者之一，也是促成这一发现的数据可视化软件glue的创始人。“我们可以利用各种各样的独立线索拼凑出我们周围恒星的形成历史:超新星模型、恒星运动和精致的局部气泡周围物质的新3D地图。”
泡沫无处不在?
“当第一颗产生局部气泡的超新星爆炸时，我们的太阳离爆炸还很远。”合著者João Alves说，他是维也纳大学的教授。“但大约500万年前，太阳穿过银河系的路径把它带进了泡泡，现在太阳很幸运地几乎正好位于泡泡的中心。”
今天，当人类从太阳附近向太空窥视时，他们可以第一个看到气泡表面周围发生的恒星形成过程。
天文学家首次提出超级气泡在银河系中普遍存在的理论是在近50年前。“现在，我们有证据了——我们正好处在这些东西中间的可能性有多大?””古德曼问道。她解释说，从统计学上讲，如果这样的气泡在我们的银河系中很少见，那么太阳就不太可能位于一个巨大气泡的中心。
古德曼将这一发现比作一个银河系，它就像一个非常多洞的瑞士奶酪，奶酪上的洞被超新星炸开了，而新的恒星可以在奶酪中形成，周围的洞是由垂死的恒星形成的。
接下来，包括合著者、哈佛大学博士生迈克尔·福利(Michael Foley)在内的团队计划绘制更多的星际气泡，以获得它们的位置、形状和大小的完整3D视图。通过绘制气泡图，以及它们之间的关系，天文学家最终将能够理解垂死恒星在孕育新恒星以及银河系等星系的结构和演化过程中所扮演的角色。
扎克想知道，“这些泡泡碰在哪里?”它们如何相互作用?超级气泡是如何推动银河系中太阳这样恒星的诞生的?”
该论文的其他共同作者是CfA的Douglas Finkbeiner和Diana Khimey;维也纳大学的Josefa Groβschedl和Cameren Swiggum;马里兰大学的Shmuel Bialy;多伦多大学的Joshua Speagle;和慕尼黑天文台大学的Andreas Burkert。
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文章旨在传播新闻信息，原文请查看https://news.harvard.edu/gazette/story/2022/01/astronomers-find-origin-of-stars-that-surround-earth/