恒星形成速度可能比以前认为的快十倍

长期以来，天文学家一直认为类太阳恒星的种子需要数百万年的时间才能聚集起来。主要由氢气组成的云在重力作用下凝聚成前恒星阶段的核心，密度足以引发坍塌并引起核聚变，而磁力会将物质固定在适当的位置并减缓这一过程。但使用世界最大射电望远镜进行的观测引发了对这个漫长孕育期的怀疑。研究人员放大了一个巨大气体云中的前恒星阶段核心——一个有数百颗小恒星的“托儿所”，发现由于弱磁场，微小胚胎的形成速度可能比之前认为的快十倍。未参与研究的马普外星物理研究所的 Paola Caselli 表示：“如果证明其他气体云也是如此，对于恒星形成领域将是革命性的。”

研究恒星诞生以及引力和磁力之间的拉锯战一直是一个挑战，因为其磁场强度可能只是地磁场的十万分之一。唯一能直接检测到它们的方法靠的是被称为塞曼效应（Zeeman effect）的现象，在此现象中，磁场让所谓的谱线分裂，分裂的方式取决于磁场的强度。这些谱线是或明或暗的图案，其中的原子或分子发射或吸收特定波长的光。对于气体云，塞曼分裂发生在射电波长，因此需要使用射电望远镜观察。碗状天线必须要大，才能放大一小块空间，展现细微效果。此前研究人员曾使用波多黎各的 Arecibo 射电望远镜（该望远镜于 2020 年坍塌）研究 Lynds 1544——金牛座分子云中相对独立的恒星胚胎，距离地球仅 450 光年。他们测量了远离核心的纤薄气体层中的磁场，那里的磁力超过了引力。伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的射电天文学家 Richard Crutcher 说，他们还分析了核心内部更强的场，不过在那里引力占主导地位，因为核心的密度是外层的 1 万倍。以往缺少的是对核心和外层之间的中间区域的检查。现在随着塞曼效应的新示踪剂——一种特殊的氢吸收线——被五百米口径球面射电望远镜（FAST）探测到，中间区域成为关注焦点。FAST 是一个建在中国西南部一个天然盆地内的巨大碟形望远镜。

在发表在《自然》杂志上的一项研究中，研究人员报告了一个强度为 4 微高斯的磁场——强度并不高于外层。领导这项研究的 FAST 首席科学家李菂表示：“如果标准理论有效，磁场强度应该高得多才能抵抗云密度增加 100 倍。但情况并非如此。”Caselli 表示：“这篇论文基本上认为引力在云中获得了胜利：恒星在那里而不是在密集的核心开始形成。”“这是一个非常重大的声明。”主要作者、中国科学院国家天文台的庆道冲表示，这一发现意味着气体云演化成恒星胚胎的速度比以前认为的要快十倍。李菂表示他希望研究其他的分子云，看看 Lynds 1544 的情况是否非常普遍。