JWST拍攝的獵戶座星云區域的三張圖像顯示了充滿活力的新光線下的家族恒星形成區域（圖片來源：uux.cn/NASA/ESA/CSA、E.Dartois、斯韋式觀E.Habart、伯太PDRs4All ERS團隊）
（神秘的空望地球uux.cn）據美國太空網（Robert Lea）：獵戶座星云可能是一個熟悉的、經過充分研究的遠鏡天體，但詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）的人驚新圖像顯示，這個由氣體和塵埃組成的新方星恒星形成的云以一種令人難以置信的新的、充滿活力的察獵光照。
獵戶座星云，戶座也被稱為“梅西耶42”（M42），詹姆種令位于距離地球約1500光年的斯韋式觀獵戶座。這使它成為離我們太陽系最近的伯太大型恒星形成和恒星托兒所。
在黑暗的空望天空下肉眼可見的獵戶座星云在整個人類歷史上都被研究過，但JWST的遠鏡圖像以前所未有的細節展示了它。特別是人驚，強大的太空望遠鏡放大了M42左下象限的氣體和塵埃的對角線狀山脊狀特征，稱為“獵戶座酒吧”。
作為JWST的PDRs4All計劃的一部分收集的圖像不僅具有驚人的美麗，而且具有價值。這一數據寶庫將使科學家能夠深入研究恒星形成過程中經常出現的混亂狀況。
“這些圖像有著令人難以置信的細節，我們將在未來許多年對其進行仔細檢查。這些數據令人難以置信，將成為未來幾十年天體物理學研究的基準，”西部大學天體物理學家和PDRs4All原理研究員Els Peeters在一份聲明中說。“到目前為止，我們只探索了一小部分數據，這已經導致了幾個令人驚訝的重大發現。”
獵戶座星云中的恒星誕生很混亂
當巨大的氣體和塵埃云中的過密斑塊在自身引力作用下坍塌時，恒星就會形成。這形成了一個“原恒星”，包裹在其形成過程中留下的氣體和塵埃的繭中。
原恒星繼續從其出生的外殼中收集物質，直到它們收集到足夠的質量，從而在其核心引發氫與氦的核聚變。這一過程定義了一顆像太陽這樣的主序星，它將在大約46億年前經歷這一過程。
然而，情況比最初聽起來更復雜，因為這些過度密集的斑塊并不都是相同的大小或質量，它們也不會同時坍塌。
Peeters說：“恒星形成的過程是混亂的，因為恒星形成區域包含處于不同發展階段的不同質量的恒星，而這些恒星仍嵌入其出生云中，而且許多不同的物理和化學過程相互影響。”。

獵戶座星云中心東北區域的JWST圖像（圖片來源：uux.cn/NASA/ESA/CSA、E.Dartois、E.Habart、PDRs4All ERS團隊）
理解恒星之間的氣體和塵埃或其他恒星形成的“星際介質”的最重要方面之一是光離解區或“PDRs”（PDRs4All中的PDR）的物理性質。PDR的化學和物理性質取決于年輕恒星的紫外線輻射如何與氣體和塵埃相互作用。
在獵戶座星云中，這種輻射轟擊正在形成類似獵戶座棒的結構，獵戶座棒本質上是由一些為星云提供動力的大質量恒星雕刻而成的大氣泡的邊緣。
巴黎薩克雷大學的PDRs4All團隊成員Emile Habart說：“賦予這些圖像美感的結構細節揭示了一個比我們最初想象的更復雜的結構——前景和背景氣體和灰塵使分析變得有點困難。”。“但這些圖像的質量如此之高，我們可以很好地分離這些區域，并揭示獵戶座酒吧的邊緣非常陡峭，就像一堵巨大的墻，正如理論預測的那樣。”

JWST在受到年輕恒星輻射的轟擊時看到的獵戶座酒吧（圖片來源：uux.cn/NASA/ESA/CSA、E.Dartois、E.Habart、PDRs4All ERS團隊）
JWST不僅使研究人員能夠前所未有地看到獵戶座棒的結構，而且來自獵戶座棒上的光譜還使他們能夠確定其化學成分在整個過程中的變化。這是可能的，因為化學元素吸收和發射特征波長的光，在穿過氣體和灰塵的光譜上留下指紋。
這有助于揭示M42的大規模化學組成，使PDRs4All團隊能夠了解獵戶座星云的溫度、密度和輻射場強度是如何變化的。
在這項研究的過程中，在獵戶座星云的光譜中檢測到了600多個化學指紋，這可能會極大地改進PDR的模型。
Peeters說：“與圖像相比，光譜數據集覆蓋的天空面積要小得多，但它包含的信息要多得多。”。“一張照片勝過千言萬語，但我們天文學家只是半開玩笑地說，一張光譜勝過一千張圖像。”
詹姆斯·韋伯太空望遠鏡讓其他望遠鏡黯然失色
PDRs4All團隊還解決了之前對獵戶座星云觀測中的一個長期問題，即獵戶座棒中塵埃排放的急劇變化，其原因無法解釋。這項調查表明，這種發射變化是大質量年輕恒星輻射對獵戶座星棒火花破壞過程的結果。

JWST的圖像捕捉到了獵戶座星云的中心——斜方星團東北部的區域。（圖片來源：uux.cn/NASA/ESA/CSA、E.Dartois、E.Habart、PDRs4All ERS團隊）
團隊成員、空間天體物理研究所博士后研究員Meriem El Yajouri說：“清晰的高光譜JWST數據包含的信息比以前的觀測多得多，它清楚地表明，塵埃對輻射的衰減和對最小塵埃顆粒的有效破壞是這些變化的根本原因。”。
PDRs4All團隊還能夠梳理出獵戶座星云排放物的細節，這些排放物來自被稱為多環芳烴（PAHs）的大型含碳分子。這些恰好是宇宙中最大的碳基材料庫之一，被認為占宇宙中碳的20%。
因為我們所知道的宇宙中唯一的生命是碳基的，對多環芳烴的研究與我們理解年輕恒星周圍形成的行星上生命的存在有著巨大的關系。
卡米補充道：“早在碳進入我們的身體之前，我們就在研究碳質分子會發生什么。”。
PAH分子由于其堅固性和彈性而持久耐用。它們的發射是明亮的，JWST能夠利用這些來確定，即使具有多環芳烴的韌性，來自年輕恒星的紫外線也可以改變這些發射。
“這真是一種財富的尷尬，”Peeters說。“盡管這些大分子被認為非常堅固，但我們發現紫外線輻射會改變導致發射的分子的整體性質。”
這表明紫外線輻射會分解較小的碳分子，而較大的分子的發射會發生變化。這些影響在獵戶座星云的不同極端都可以看到，從屏蔽環境移動到更暴露的區域。
PDRs4All團隊成員、西部大學研究員Jan Cami表示：“獵戶座酒吧真正獨特的地方在于它的邊緣幾何結構，它為我們提供了一個環形的座位，讓我們可以非常詳細地研究當我們從非常暴露、劇烈的電離區轉移到更屏蔽的區域時發生的不同物理和化學過程。”。
使用機器學習評估多環芳烴表明，即使紫外線不能分解這些分子，也會導致它們的結構發生變化。
卡米總結道：“這些論文揭示了在太空最惡劣的環境中，分子水平上的某種適者生存。”。
該團隊的研究發表在《天文學與天體物理學》雜志上的六篇論文中。

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