作者安·詹金斯，美国宇航局戈达德太空飞行中心 蛇是一种蛇形的极其丝状的云
在这张来自斯皮策太空望远镜的红外图像中，蓝点是相对没有被灰尘模糊的恒星，而红点被嵌入其中，形成恒星
信用:美国国家航空航天局，JPL-加州理工学院
凯里(SSC/加州理工) 大质量恒星的质量是我们太阳的八倍或更多，它们生老病死都很艰难
他们经常在被称为超新星的剧烈爆炸中结束短暂的生命，但他们的诞生却更加神秘
它们形成于非常稠密、寒冷的气体和尘埃云中，但对这些地区知之甚少
2021年，在美国国家航空航天局詹姆斯·韦伯太空望远镜发射后不久，科学家们计划研究其中的三种云，以了解它们的结构
“我们试图做的是观察大质量恒星的诞生地，”埃里克·杨解释说，他是一个项目的首席研究员，该项目将利用韦伯来研究这一现象
他是马里兰州哥伦比亚大学空间研究协会的天文学家
“确定云的实际结构对于试图理解恒星形成过程非常重要，”他说
这些冷云的质量是太阳的10万倍，密度如此之大，以至于它们看起来像天空中的大而暗的斑点
虽然云看起来没有恒星，但实际上只是遮住了背景恒星发出的光
这些暗斑积有厚厚的灰尘，甚至阻挡了一些波长的红外光，这种光对人眼来说是不可见的，通常可以穿透布满灰尘的云层
这就是为什么它们被称为“红外乌云”
“然而，韦伯前所未有的灵敏度使得即使在这些非常密集的区域也能观测到背景恒星
出生环境和饼干面团 为了理解大质量恒星是如何形成的，你必须了解它们形成的环境
但是让研究大质量恒星形成变得如此困难的一件事是，一颗恒星一旦开启，它就会放射出强烈的紫外线和强大的风
“这些力量破坏了恒星诞生的环境，”康涅狄格大学物理学助理教授红外-暗云专家卡拉·巴特比解释道
“你看到的形成后的环境与最初有利于它形成的环境完全不同
既然我们知道红外暗云是大质量恒星形成的地方，如果我们在恒星形成或刚刚开始形成之前观察它们的结构，我们就可以研究形成这些大质量恒星需要什么样的环境
" 巴特比把这个过程比作烘焙饼干:你一烘焙它们，它们就完全不同于面团本身
如果你以前从未见过面团，你可能不知道烘焙过程会是什么样子
红外线乌云就像你烘烤前的生面团
研究这些云类似于获得一个观察饼干面团的机会，看看里面有什么，并了解它的一致性
大质量恒星的重要性 理解大质量恒星及其环境很重要，原因有很多
首先，在它们的爆炸死亡中，它们释放了许多生命所必需的元素
比氢和氦重的元素——包括地球上生命的组成部分——来自大质量恒星内部
巨大的恒星已经将一个几乎完全由氢组成的宇宙转变成了一个丰富、复杂的环境，能够产生行星和人类
大质量恒星也产生巨大的能量
它们一出生，就发出光、辐射和风，在星际介质中产生气泡，可能在不同的位置引发恒星形成
这些膨胀的气泡也可能会打破一个新恒星正在形成的区域
最后，当一颗大质量恒星在壮观的爆炸中死亡时，它会永远改变它的环境
目标 这项研究将把韦伯集中在以下三个方面
砖头的质量是太阳的10万倍以上，但似乎还没有形成任何大质量的恒星
但是基于它在如此小的区域内的巨大质量，如果它真的像科学家认为的那样形成恒星，它将是银河系中最大的星团之一
信用:美国宇航局，JPL-加州理工学院，和S
v . Ramirez(NeXSci/Caltech) 砖块:我们银河系中最暗的红外乌云之一，这种大致砖状的云位于银河系中心附近，距离地球约26000光年
砖头的质量是太阳的10万倍以上，但似乎还没有形成任何大质量的恒星
但它在如此小的区域内有如此大的质量，以至于如果它真的像科学家认为的那样形成恒星，它将是我们银河系中最大的星团之一，就像拱门星团和五胞胎星团一样，也在银河系的中心附近
蛇:这种极其丝状的云以其蜿蜒的形状命名，距离我们约12000光年，总质量为100000个太阳
沿着这条蛇散布着温暖、稠密的尘埃云，每个尘埃云都含有大约1000倍太阳质量的气体和尘埃
这些云被内部形成的年轻大质量恒星加热
这条蛇可能是一根更长的细丝的一部分，它是“银河系的骨头”，描绘出银河系的螺旋结构
IRDC 18223:位于大约11000光年之外，这片云也是“银河系骨”的一部分
“它显示了在它的一边发生的活跃的、巨大的恒星形成，而另一边似乎完全平静和不受干扰
活跃面上的一个气泡已经开始破坏之前存在的初始细丝
虽然静止的一面还没有开始形成恒星，但它可能很快就会形成
技术 为了研究这些云，杨和他的团队将使用背景恒星作为探测器
“星星越多，视线就越不一样，”杨说
“每一个都像一个小铅笔光束，通过测量恒星的颜色，你可以评估在特定的视线中有多少灰尘
" 科学家将制作四种不同红外波长的地图——基本上是非常深的图像
每个波长穿透云的能力不同
“如果你看着一颗给定的恒星，发现它实际上比你想象的要红得多，那么你可以推测它的光实际上穿过了一些尘埃，而尘埃使它的颜色比典型的、不可见的恒星更红，”杨说
通过观察基于这四种不同的近红外测量的颜色差异，并与灰尘变暗和变红的模型进行比较，杨和他的团队可以测量特定视线内的灰尘
韦伯将允许他们对穿透每片云的成千上万颗恒星进行这种操作，从而给他们提供大量的数据点
由于大多数给定类型的恒星在亮度和颜色上彼此相似，韦伯能够观察到的任何显著差异大多是由于我们和恒星之间的物质效应
只有韦伯 这项工作只能靠韦伯精湛的灵敏度和出色的角度分辨率来完成
韦伯的灵敏度使科学家能够看到更暗的恒星和更高密度的背景恒星
它的角度分辨率，即区分物体微小细节的能力，允许天文学家区分单个恒星
这项科学是韦伯保证时间观测项目的一部分
该计划旨在奖励帮助天文台开发关键硬件和软件组件或技术和跨学科知识的科学家
杨是制造韦伯近红外照相机仪器的原始仪器团队的一员
詹姆斯·韦伯太空望远镜将于2021年发射升空，届时将成为世界上首屈一指的太空科学天文台
韦伯将解开我们太阳系中的谜团，放眼其他恒星周围遥远的世界，探索我们宇宙的神秘结构和起源以及我们在宇宙中的位置
韦伯是一个由美国宇航局领导的国际项目，合作伙伴有欧洲航天局和加拿大航天局
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