太阳系存在于一个巨大而神秘的虚空之中,我们终于知道了原因

太阳系存在于一个巨大而神秘的虚空之中,我们终于知道了原因

太阳系漂浮在一个特别空旷的空间区域的中间。

这个低密度高温等离子体区域大约有 1000 光年宽,周围环绕着一层较冷、密度较大的中性气体和尘埃。它被称为局部气泡,确切地说,它是如何以及为什么存在的,太阳系漂浮在中间,一直是一个难以解释的挑战。

由哈佛和史密森尼天体物理中心 (CfA) 领导的一组天文学家现在已经以迄今为止最高精度绘制了局部气泡图——并发现局部气泡很可能是由一系列超新星爆炸从星际介质中雕刻出来的。几年前。

这与之前的研究一致,只是尾部有一个额外的刺痛:仍在扩张的局部气泡是其周边恒星形成区域增加的原因。

“这真的是一个起源故事;我们第一次可以解释所有附近恒星的形成是如何开始的,”在 CfA 进行这项研究的太空望远镜科学研究所的天文学家凯瑟琳·扎克说。

局部气泡最近才被发现,是在 1970 年代和 1980 年代,通过光学、无线电和 X 射线天文学的结合。逐渐地,这些调查和观察揭示了一个巨大的区域,其密度比银河系中的平均星际介质密度低 10 倍。

由于我们知道超新星可以在太空中形成空腔,在向外膨胀时扫除气体和尘埃,这似乎是对局部气泡的合理解释。

但是如何以及何时拼凑起来更加棘手。一方面,当你身处其中时,很难测量空间区域的尺寸;当你被明亮的星星和其他宇宙物体包围时,测量空洞的难度会加倍。

Zucker 和她的团队使用来自最新的 Gaia 数据发布的数据——一个正在进行的项目,以迄今为止最高精度绘制银河系中恒星的位置和运动——在 200 秒差距(约 650 秒)内绘制气体和年轻恒星的地图。年)的太阳。

他们发现所有年轻的恒星和恒星形成区域都在局部气泡的“表面”。

这是有道理的;当超新星向外膨胀时,它会冲击并压缩它膨胀到的物质。这会在星际介质中漂浮的分子气体中形成致密的结,这些结在自身的引力作用下坍塌,形成婴儿恒星。

接下来,研究人员对恒星形成区域的运动进行了模拟和追溯,以模拟气泡的膨胀。这使他们能够重建其历史,将他们的计算结果与他们的泡沫图相匹配。

他们发现泡泡的历史始于大约 1440 万年前,首先是恒星诞生的时期,然后是大质量、短寿命恒星的超新星。

“我们已经计算出,大约有 15 颗超新星在数百万年内形成了我们今天看到的局部气泡,”扎克解释道。

它目前的半径约为 165 秒差距(538 光年),并且仍在向外扩张,尽管速度相对较慢,速度约为每秒 6.7 公里(4 英里)。

那么为什么太阳系在中间呢?嗯,这纯属巧合。

奥地利维也纳大学的物理学家和天文学家若昂·阿尔维斯说: “当第一颗创造局部气泡的超新星爆炸时,我们的太阳离这个活动还很远。”

“但大约 500 万年前,太阳穿过银河系的路径将其直接带入了气泡,而现在太阳——只是运气好——几乎就在气泡的中心。”

根据研究人员的说法,这表明银河系可能充满了类似的气泡,因为如果气泡很少,发生这种情况的可能性非常低。这个想法让人联想到银河系,其结构类似于海绵,或者可能是瑞士奶酪的扁平轮。

沿着这条查询线的下一步是尝试找到并绘制其他气泡。它们的位置、大小、形状以及它们如何相互作用可能是帮助我们更好地了解银河系恒星形成和演化历史的线索。

将于今年晚些时候发布的下一个 Gaia 数据发布应该证明对此非常有用。

“这是一个令人难以置信的侦探故事,由数据和理论驱动,”哈佛大学的天文学家 Alyssa Goodman 说。

“我们可以使用各种各样的独立线索拼凑出我们周围恒星形成的历史:超新星模型、恒星运动以及局部气泡周围物质的精美新 3D 地图。”

该研究已发表在《自然》杂志上

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