近日，由中国科学院紫金山天文台、南京大学、中国科学院国家天文台、清华大学等单位组成的联合研究团队，基于“中国天眼”（FAST）对猎户座星云的最新观测，首次量化区分辐射与星风驱动下气泡膨胀速度的系统性差异，为“辐射与星风谁主导恒星反馈”的长期争论提供了关键观测证据。
大质量恒星在形成过程中会向外释放能量，在周围的气体中吹出巨大的气泡结构。最近数十年的研究发现，星系中如沸腾开水般遍布着这样的大型气泡。这些气泡反馈过程调控着下一代恒星及行星的形成，进而塑造星系的结构与演化。理论上，若缺少大质量恒星的反馈作用，银河系的恒星形成率将远高于实际观测值；然而，反馈并非只有抑制一面——在某些条件下，也会压缩周围气体触发新一代恒星的形成。天文学家认为驱动这些气泡膨胀的动力主要来自两种机制：辐射（类似于阳光照射）与星风（类似于太阳风的高速粒子流）。然而，关于两种机制究竟哪个起主导作用的问题则因为缺乏关键观测证据而成为长期争论。
本研究主要基于五百米口径球面射电望远镜（FAST）的多科学目标综合巡天（CRAFTS）的中性氢（HI）巡天数据对猎户座（Orion A）天区开展研究。猎户座是距离太阳系最近的大质量恒星形成区。其中，面纱（Veil）气泡是由Orion A中最大质量的四边形星团反馈过程驱使的膨胀气泡，是研究大质量恒星反馈过程最理想的场所。凭借前所未有的灵敏度和卓越的空间分辨率，FAST首次清晰地揭示出Veil气泡的中性氢壳层形态与膨胀特征。早期观测研究发现，Veil气泡中的辐射电离气体与星风加热气体几乎泾渭分明地分布于气泡内的东北和西南两侧，意味着辐射与星风两种机制近乎独立地作用于两个区域（图1A）。FAST最新观测数据显示，在辐射驱动区域，其气体平均膨胀速度系统性地低于星风驱动区域（图1B），两个区域的膨胀动能之比为1:2（图1C）。
图 1. Veil气泡的多波段观测与膨胀运动学。（A）FAST 中性氢积分强度图（绿色）五角星标记了四边形星团的OB成员星位置。虚线将气泡划分为两个区域：橙色区域以辐射产生电离气体6 cm射电连续谱发射为主，蓝色区域以星风加热的等离子体X射线发射为主。（B）Veil气泡的膨胀速度分布图。（C）气体膨胀能量分布图，虚线为辐射与星风区域的膨胀能中值。
在Veil气泡内进行的直接比较首次揭示，恒星形成反馈过程并非如经典理论所预测的由辐射或星风单一机制主导，而很可能是由辐射与星风两种机制共同驱动的。在这一过程中，星风是更为重要的反馈机制。解析分析（图2）显示，辐射区与星风区的动力学年龄均为约1.5×10⁵年，说明了系统共同演化的一致性。在能量传递的过程中，辐射压与星风激波的直接动力学贡献较低（<10%），而辐射与星风加热气体的热膨胀是驱动系统动力学的主要因素。在气泡内部，两种气体热压力相当，确保了其内部结构基本稳定。
图2. Veil气泡的结构示意图。
本研究为理解大质量恒星如何通过辐射和星风共同调控星际介质演化提供了关键的观测约束。但是，这一个例研究的结论在更长演化阶段中的普遍性，以及在星系尺度上辐射、星风、与超新星爆发反馈效果的统计重要性，还有待于更大样本的多波段观测研究共同限定。
相关研究成果近期发表在《科学进展》上，中国科学院紫金山天文台李翀副研究员、国家天文台博士研究生李柔玉为论文第一作者。南京大学邱科平教授、清华大学李菂教授为通讯作者。该工作得到国家自然科学基金项目、国家重点研发计划等项目资助。
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