天文学家绘制了包围地球的“气泡”图

我们中的许多人可能感觉自己生活在泡沫之中，但地球实际上就存在于泡沫之中。

今天在《自然》杂志上发表的文章中，来自天体物理中心和太空望远镜科学研究所的研究人员创建了一幅 3D 地图，重建了“本地气泡”的演化历史，“本地气泡”是一个直径 1,000 光年的冷气体和尘埃空腔，它是所有附近年轻恒星（包括我们的太阳）的形成原因。

这项研究表明，地球以及地球 500 光年范围内的所有恒星和恒星形成区域都位于这个气泡的表面，这是一项很好的发现，太空望远镜科学研究所的天文学家、这项研究的主要作者凯瑟琳·扎克 (Catherine Zucker) 表示。进一步了解地球如何进入本地气泡可能是更好地了解我们银河系的又一决定性步骤。

“从本质上说，我们可以近距离观察周围地表上正在发生的所有恒星形成过程，”扎克说。尽管天文学家几十年前就知道了局部气泡的存在，但这次发现并不是经过多年的酝酿。事实上，这是一次意外。

“我们最初只是想绘制一张地图，基本上就是我们银河系附近所有主要地标的地图，”她说。但当团队注意到恒星似乎在气泡表面附近统一时，这原本只是一次研究银河系螺旋臂的典型尝试，却变成了一个奇妙的发现。

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通过使用一款名为 Glue 的软件程序和来自盖亚太空天文台的数据来绘制这些恒星的确切位置图，扎克的团队能够确定气泡的起源是大约 1400 万年前的一系列超新星爆炸。这些宇宙气泡是在星际气体被爆炸向外推时产生的，形成膨胀的壳层，这些壳层碎裂并坍缩到附近的分子云中。

“把银河系想象成一张非常薄的煎饼，”扎克说。当超新星在盘面中心爆炸时，反应产生的气泡会在“煎饼”表面上戳出洞，并影响其结构。多个气泡可以相互接触甚至碰撞。

正是由于这样的反应，研究小组的研究结果还断言，本地气泡的结构实际上并不是气泡状的，而是类似于“银河烟囱”。

“我们必须使用来自许多不同来源的数据，但最关键的组件是盖亚，”扎克说。该天文台由欧洲航天局于 2013 年发射，勘测了大约 10 亿颗恒星，占银河系恒星总数的不到 1%，其任务是绘制最大、最精确的银河系地图。

如果没有盖亚的高质量测量数据，研究宇宙中恒星形成的复杂性几乎是不可能的。作为参考，一旦收集到所有数据集，该团队就能在大约三个小时内创建一个可用的本地气泡 3D 模型。“如果你知道这些年轻恒星的 3D 位置和 3D 运动，你实际上可以将时钟向前或向后调，”扎克说。

通过重建这些恒星形成区域的历史，天文学家能够看到这些区域随着时间的推移如何演变。这些知识将有助于理解垂死恒星在形成恒星过程中所起的作用，以及这对整个星系意味着什么。

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罗彻斯特大学研究恒星诞生和死亡的物理学和天文学教授亚当·弗兰克 (Adam Frank) 表示，本地泡是一个“完美的例子”，说明触发恒星形成（由超新星爆炸产生的恒星）与其他形成模式相比发生的频率。

尽管我们的星球直到大约 500 万年前才出现在本地泡中，但弗兰克说，扎克的研究让他开始思考地球上的生命是否受到了超新星爆炸的接近性的影响。

“超新星和超新星有趣的一点是，”弗兰克说，“它们可能会使周围的环境变得无菌。如果你离它们足够近，你很可能失去所有生命，或者至少会受到它们的影响。”幸运的是，我们知道地球早期的原始汤确实存活了下来，但对于我们银河系中的一些恒星来说，死亡并不是终结——而是重生。

弗兰克说：“恒星的生命周期对于理解我们最关心的一些事情至关重要。”他说，只有通过循环利用它们释放和重新形成的重元素，地球才能维持生命。

“我们不会在这里，”弗兰克说。“如果没有硅、铁、镁、钙和所有这些在恒星内部诞生的元素，生命就不可能存在。”

更正（2022 年 1 月 13 日） ：本文早期版本错误地将盖亚太空天文台观测的银河系恒星数量定为 1000 亿颗。实际上，这个数字约占银河系 1000 亿颗恒星的 1%，即约 10 亿颗。