恒星是由分子云中的气体和尘埃通过一系列复杂过程形成，而这些复杂的过程目前只被部分理解，这些云的演化驱动着宇宙中恒星种群的演化。在过去的几十年里，研究恒星形成的天文学家们集中精力研究几个活跃的恒星形成区域：太阳邻域、银河系的圆盘和邻近的麦哲伦云星系。
然而，这种环境范围是有限的，不能代表宇宙中大多数恒星形成的条件。例如，在这些局部环境中，气体的密度、压力和运动远低于人们认为在大约100亿年前宇宙恒星形成高峰时期存在的气体密度、压力和运动。
博科园：此外，不同的条件使得理清演化效应变得困难。最近，利用亚毫米阵列和阿尔玛望远镜等设备对不同波长的星系平面进行了广泛的观测，这使得研究中心分子带(CMZ)的云演化和恒星形成成为可能。CfA天文学家Eric Keto和张启洲以及同事在CMZ环境下对大质量分子云进行了一系列的计算机模拟，目的是描述它们在这个稠密、复杂区域内围绕星系中心旋转时的形态和运动演化。这些计算是第一次专门针对CMZ脊云的建模，并与最近的观测结果进行了比较。
（图示）伊拉克/斯皮策太空望远镜拍摄的银河系中心红外图像。红外线穿透了大部分尘埃，揭示了拥挤的星系中心区域的恒星。较老、较冷的星星是蓝色的；红尘云与恒星托儿所中的年轻恒星有关。银河系中心位于大约26,000光年之外，朝向人马座。这幅图像跨越了一个叫做环分子带的区域，新模拟似乎解决了围绕该区域分子云的性质和演化的一些谜团。图片：Susan Stolovy (SSC/Caltech) et al., NASA SPitzer/IRAC
研究小组发现，CMZ环境导致云层被压缩，压力和剪切力使云层破碎，形成细丝和纺丝等类似薄饼的结构。模拟能够重现关键的观测特征，比如“砖”，一种非常密集、扁平的分子云，尽管它的气体密度很高，但缺乏恒星形成活动；模拟可以模拟它的一般形态、倾角和速度梯度。结果表明，星系中心附近分子云的演化与其轨道动力学密切相关。当伴随着气体的增加，这些云可以进化产生在许多星系核中观察到的星暴。
由于外引力势的显著影响，星系中心分子云的演化被认为与星系盘中分子云的演化不同。研究提出了一组分子云在中心分子带(星系中心∼500pc)的100-pc流上绕轨道运行的数值模拟，并描述了它们随背景势和偏心轨道运动的形态和运动演化。发现这些云是由强剪切和力矩、潮汐和几何变形以及它们通过轨道周中心形成。在模拟中，这些机制控制云的大小、纵横比、位置角、丝状结构、柱密度、速度色散、视线速度梯度、自旋角动量和运动学复杂性。通过将这些预测与星系中心“尘埃脊”上的云的观测结果进行比较，发现模拟很自然地再现了一系列重要的观测形态和运动特征。
这些特征可以用人们熟知的物理机制来解释，研究人员认为，气体云在星系中心区域的吸积，也就是旋转曲线翻转、潮场完全压缩的地方，伴随着气体云的动力变化，导致坍缩和恒星的形成。这可以产生一个具有共同起始点的云塌演化过程，该起始点要么标志着吸积到潮压区域的时间，要么标志着最近的周中心通道时间。这些过程加在一起可能会自然地产生同步星暴，这些星暴可以在许多(额外的)星系核中观察到。
博科园-科学科普｜研究/来自: 哈佛史密森尼天体物理中心
参考期刊文献:《皇家天文学会月刊》
DOI: 10.1093/mnras/stz381
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