JWST创下新纪录，在三角星系中看到新形成的恒星

我们的银河系布满了孕育恒星的巨型分子云。根据我们在这里看到的，天文学家假设恒星的形成过程也在其他星系中进行着类似的过程。这是有道理的，因为它们的恒星必须以某种方式形成。现在，多亏了詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST），天文学家们在270万光年外的一个星系中发现了幼小的恒星物体。这比之前对新形成恒星的任何观测都要远数百万光年。

JWST观测的目标是三角星系（M33）中的“年轻恒星物体”（YSO）。天文学家利用望远镜的中红外成像仪（MIRI）研究了M33一个旋臂的一部分，以寻找YSO。他们发现了793颗这样的小恒星，隐藏在巨大的气体云和尘埃云中。这是一个重要的发现，它表明，我们在银河系中非常熟悉的恒星诞生过程，正如我们在其他星系中所期望的那样发生。

关于年轻恒星物体

为了把这一发现放在某种背景下，让我们更详细地看看年轻的恒星物体。一般来说，它们只是处于演化早期阶段的恒星。当一个巨大分子云中的物质开始在引力作用下“聚集在一起”时，恒星诞生就开始了。星团中密度最大的部分变得更大，温度上升，最终，它开始发光。年轻的恒星物体可以是原恒星，仍然从它们巨大的分子云中扫除质量。它们还不是真正的恒星，也就是说，它们的核心还没有发生聚变。这可能要5亿年（或多或少，取决于质量）才会发生。

一旦气体进入婴儿恒星核心完成，这个物体就成为主序前恒星物体。它还不是正式的明星。当恒星内部发生聚变时就会发生这种情况。然后，它就变成一颗主序星。一般来说，它已经清除了大部分的诞生云，这使得它更容易观察。

探测新形成的恒星

即使在我们的星系中，也很难观察到处于形成初期的恒星。首先，它们的诞生云隐藏了这些婴儿恒星。这使得在可见光下很难探测到它们。但是，一旦它们足够温暖，可以发光，它们就会发出红外辐射。如果有合适的仪器，天文学家可以很容易地探测到这种光。红外光是天文学家用来寻找恒星刚刚开始形成的区域的主要工具。

在它们“长大”的过程中，年轻的恒星物体经常会发射出物质喷流。这些喷流在无线电发射中很显眼，而无线电发射也很容易被探测到。这些小恒星也会喷出物质，这种物质被称为“双极流”。天文学家通过寻找热氢分子或热一氧化碳分子的证据来探测这些 —— 同样是在红外波段。一般来说，这些双极流来自年龄小于1万年的最年轻的天体。

许多年轻的恒星周围都有星周盘。这些是形成恒星的云团的一部分，并继续向恒星输送物质。最终，这个圆盘成为行星形成的地方，这就是为什么天文学家经常把它们称为“原行星盘”或“原生行星盘”。这些圆盘可以通过各种地面和太空观测站在可见光和红外光下观察到。

所有这些恒星诞生的表现都存在于我们的星系中，特别是在旋臂中，天文学家已经对其中的许多进行了编目。其中最著名的例子就是猎户座星云。它拥有许多这样的恒星婴儿，包括原行星盘、喷流和双极流出。其中一个特殊的天体，名为“YSO 244-440”，是猎户座星云星团的一部分，猎户座星云星团是一群非常年轻的恒星。这颗恒星婴儿仍然隐藏在孕育它的星周圆盘中。2023年早些时候，天文学家使用智利的甚大望远镜宣布，他们观察到这个物体发出了一股喷流。

此外，天文学家使用斯皮策太空望远镜观测了大麦哲伦星云中的这些天体，大麦哲伦星云是银河系的卫星星系。他们已经在斯皮策的数据中发现了至少1000个YSO候选者，这使他们能够追踪银河系外恒星诞生的过程。

在其他星系中发现新形成的恒星

天文学家想要了解其他星系中恒星形成的过程，因为每个星系都有独特的化学环境和进化历史。恒星形成有助于填补星系演化的故事。这就是为什么在其他星系中寻找YSO如此重要。

到目前为止，在我们紧邻的银河系附近寻找婴儿恒星几乎是不可能的。发现它们需要非常高分辨率的成像和红外探测能力，才能从它们的诞生云中分辨出这些小恒星。就像在银河系中发生的那样，年轻恒星周围的云吸收了它们发出的可见光。此外，如果一片云中有很多这样的云，那么在很远的距离上区分它们是不可能的。像斯皮策、赫歇尔和地面天文台这样的望远镜不具备探测大麦哲伦星云以外所有YSO的高分辨率能力。

这就是JWST派上用场的地方。它具有高分辨率和红外敏感性，这使得天文学家能够在更远的距离研究恒星形成区域。这就是为什么一组观测者使用望远镜观察三角星系。在恒星数量、金属丰度和大小方面，它与大麦哲伦星云非常相似。然而，与LMC不同的是，M33有膨胀的旋臂，在巨大的分子云中有恒星诞生区域。所以，它是一个完美的目标。

该团队使用MIRI仪器观察了M33南部螺旋臂的5.5千秒差距部分。他们使用先前的HST观察来确定手臂中可能的YSO位置。然后他们把JWST集中在这些网站上。结果是一个庞大的目录，包含了近800个候选YSO，然后他们对其进行了分析。

三角座星系YSO的分析

在对观测结果进行整理和分类之后，天文学家们得出了一些关于M33恒星形成的有趣结论。他们发现，那里最巨大的分子云承载着许多年轻的恒星物体候选者。这些数字与在银河系中类似的云中所看到的数字相似。他们研究的旋臂似乎有一个非常有效的恒星形成机制，这与那里巨大分子云的质量不一定相关。他们仍在试图弄清楚为什么旋臂是这样一个恒星形成引擎。

即使有了JWST，我们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阶段。也有可能是M33的旋臂（被描述为“絮状”）在几个方面与银河系的旋臂不同。凝块可能是由于恒星形成的多次事件影响了内部气体和尘埃云的结构而引起的。我们银河系的旋臂非常清晰，肯定没有M33星系那么絮状。这可能表明，当星系继续其恒星形成活动时，会发生进化变化。天文学家还表示，他们在M33中研究的旋臂之间的区域在恒星产生方面效率不高。

由于这是对遥远星系恒星形成的“第一次观察”，天文学家将利用这些观察结果来模拟他们认为在M33中发生的事情。最终，他们应该能够利用他们所学到的知识，对他们研究的区域内正在发生的恒星形成数量做出一些非常准确的估计。最后，他们应该能够推断出M33中其他旋臂的恒星形成速率。这将使他们对该星系的演化状态和历史有更深入的了解。