向恒星和行星形成宇宙通勤

为了更好地理解这个过程中，一个团队在马克斯·普朗克天文研究所（MPIA）由乔纳森Henshaw的领导的一个天文学家已经测量气体从星系尺度向下流动到气体团块内个别恒星形成的尺度运动。他们的研究结果表明，流经每个刻度的气体动态互联：当恒星和行星形成的最小尺度时，这个过程是由对银河系的尺度开始物质流的级联控制。这些结果今天发表在科学期刊自然天文。

在星系分子气体被设置成通过物理机制，如星系旋转，超新星爆炸，磁场，湍流和重力运动，成形的气体的结构。如何理解这些动作直接影响恒星和行星的形成是困难的，因为它需要量化气体运动在以上空间尺度巨大的范围，然后连接这个议案，我们观察到的物理结构。现代天体物理设施现在经常映射天空巨大的领域，包含数百万个像素，每个成百上千的独立的速度测量一些地图。其结果是，测量这些运动既科学和技术挑战。

为了应对这些挑战，在海德堡MPIA的乔纳森·亨肖领导一个国际研究团队着手遍及各种使用在银河系和邻近星系气体的观测不同环境的测量气体运动。它们通过测量在通过由光及观察者的源极之间的相对运动的分子发射的光的频率的显着变化检测这些运动;称为多普勒效应的现象。通过应用新软件通过亨肖和博士学位设计学生曼努埃尔Riener（在纸上的合着者，也是在MPIA），该团队能够分析数以百万计的测量。 “这种方法使我们能够想象星际介质中的一种新的方式，”亨肖说。

研究人员发现，寒冷的分子气体运动出现波动的速度，让人想起在海洋表面波浪的外观。这些波动代表气体运动。 “自己并没有特别令人惊讶的波动，我们知道，气体移动，”亨肖说。史蒂夫朗莫尔，纸，基于在利物浦约翰摩尔斯大学的合着者，补充道，“什么让我们感到吃惊是，这些不同地区的速度结构多么相似出现了。这并不重要，如果我们看到的是一个整个星系或在我们银河系内的各个云，结构或多或少是一样的。”

为了更好地了解自然的气流，球队选择几个地区进行仔细检查，采用先进的统计技术来寻找波动之间的差异。通过结合各种不同的测量，研究人员能够确定速度波动如何依赖于空间尺度。

“我们的分析技术，一个整洁的特点是，它们是周期性的敏感，”亨肖说。 “如果在数据的重复图案，例如沿着一个螺旋形臂等距隔开巨分子云，我们可以直接识别刻度在其上图案重复。”该小组确定了三个丝状气体通道，其中，尽管跟踪截然不同的尺度，似乎都显示在一个字符串结构是大致等距沿其波峰间隔，如珠，无论是沿螺旋臂或微小的“核巨分子云“形成沿丝的恒星。

研究小组发现，用等距分隔结构相关联的速度波动都表现出了独特的模式。 “波动看起来像波沿丝的波峰振荡，他们有一个明确的振幅和波长，说：” Henshaw的加入，“巨分子云的大尺度或个别小的恒星形成核心的周期性间隔-scales可能是他们的父母丝变得不稳定引力的结果。我们认为，这些振荡流动是沿着气体旋臂流或朝向密度峰值趋同，为恒星形成提供新燃料的签名“。

与此相反，研究小组发现，在整个巨型分子云测得的速度波动，上秤整个云和在其中的微小内核之间的中间，显示没有明显的特征尺度。 Diederik Kruijssen，设在海德堡大学论文的合着者解释说：“我们在巨型分子云看到的密度和速度结构是‘无尺度’，因为湍流气体流产生这些结构形成了混乱的级联，透露出曾经小波动不断放大，很像一个宝塔花菜，或者雪花此无尺度的行为有两个明确定义的极端之间的地方：形成单个恒星内核的小规模的大规模整个云的，和。现在，我们发现，这两种极端都明确的特征尺寸，但在他们的混乱规则之间“。

“图片的巨型分子云由高速公路连接等间距的特大城市，”亨肖说。 “从鸟瞰，这些城市的结构，车和人通过他们的移动，会出现混乱和无序。但是，当我们在个别道路放大，我们看到谁从远近进入他们的个人旅行的人以有序的方式写字楼，办公楼代表从恒星和行星诞生密密麻麻的冷气体核“。

资源 Max-Planck-Gesellschaft. "The cosmic commute towards star and planet formation." ScienceDaily. ScienceDaily, 7 July 2020. <www.sciencedaily.com/releases/2020/07/200707113250.htm>.