一片能造太阳的冷云,忙活几千万年,最后只把约1%的材料变成恒星。剩下的99%,大

夜安赏世界 2026-05-06 11:52:54

一片能造太阳的冷云,忙活几千万年,最后只把约1%的材料变成恒星。剩下的99%,大多被搅散、推走,重新回到星系的气体循环之中。

在宇宙里,低效正是常态。恒星没有一批批顺畅下线,星系也不像工厂。它更像一座不断被风、爆炸和重力折腾的巨大工地,材料很多,成品很少。

2026年4月,一项发布在arXiv预印本平台上的研究,把这座工地看得更清楚了。德国波恩大学Zein Bazzi领衔的国际团队,结合詹姆斯·韦布空间望远镜和ALMA望远镜阵列的数据,统计了附近66个正在形成恒星的星系里大约10万团巨型分子云。

分子云,是星系里最冷、最密的气体和尘埃团,主要成分是氢分子。质量超过10万个太阳的分子云,叫巨型分子云。它们直径通常有15到600光年,是恒星出生前最重要的原料仓库。

但仓库不等于产房。

一团气体要变成恒星,先得慢慢聚集,变得足够重、足够冷、足够密。重力会把它往里拉,年轻恒星发出的强光、热风和超新星爆炸又会把它往外推。天文学里把这种反推作用叫恒星反馈:恒星刚出生,就开始反过来影响自己的出生地。

研究团队用一个模型估算每团云的生长时间。这个模型把云的形成看成多次挤压的结果:附近的电离氢区膨胀,超新星爆炸,辐射把气体推来推去,一次次把松散材料压成更大的云。电离氢区就是大质量年轻恒星的强紫外辐射把周围氢气电离后形成的区域,它会像鼓起的气泡一样向外扩张。

质量低于10万个太阳的云,平均大约2000万年形成。更大质量的云,可能需要长达1亿年。

1亿年听着长,放在星系里却很短。一个星系盘转一圈常常要几亿年,星系内外圈转速不同,像揉面时两边速度不一样,会把结构拉扯开,但云的一生比这个过程快得多。

也就是说,很多巨型分子云从聚集到演化,赶在星系把它们完整转一圈之前就已经发生了大变化。

不同地方的分子云,成长的速度也不一样。

星系中心的云长得最快,典型生长时间约1600万年,比旋臂、旋臂之间和盘面区域少500万到1000万年。原因也直接:中心区域气体更密,材料堆得更厚,恒星形成更活跃。原料多,挤压强,云就更容易长大。

旋臂也很重要。很多人看星系照片,会被漂亮的螺旋纹路吸引。那不是单纯的装饰,那里常常是气体被压缩、恒星更容易形成的地方。研究显示,在样本星系的中心、旋臂和盘面中,大质量分子云主导了质量分布。

但云长得快,不代表恒星就多。

这里藏着这项研究最反直觉的地方。如果一团云只受自身重力影响,理论上塌缩到一起只需要500万到2000万年。按这个时间看,云似乎应该很快把自己变成恒星。

现实没有这么听话。

云里面并不安静。气体在乱流中翻滚,磁场会撑住一部分结构,年轻恒星会把周围吹散,超新星还会补上一脚。重力想把气体收紧,反馈又把它拆开。两边拉扯的结果,就是云看起来庞大,真正进恒星肚子里的材料却很少。

研究给出的结论是,这些巨型分子云一生中预计只有约1%的气体会变成恒星。剩下的气体会被打散,进入下一轮聚集、压缩和破坏。

这也解释了一个现象:星系里明明有大量气体,恒星形成却长期偏慢。如果所有冷气体都能顺利塌缩,星系早就把燃料用光了。可天文观测看到的图景更拧巴:材料一直在,恒星慢慢生,云不断出现又消散。

这项研究仍是预印本,后续还要经过同行评议。但结论已经指向一个方向:恒星形成的关键障碍,并非缺少原料,而是原料很难长时间安稳地待在一起。

宇宙造星,手里从不缺材料。真正稀缺的是安静。

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图为三角座星系M33局部,可以看见大量正在形成恒星的红色和蓝色星云,图源:我拍的

信源:Nowakowski, Tomasz. "Astronomers map lifetime of over 100,000 molecular clouds across 66 galaxies." Phys.org, edited by Sadie Harley, 5 May 2026

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