研究人员发现，早期宇宙中的恒星可能形成于“松散”的分子云中。使用阿尔玛望远镜观察小麦哲伦云——其环境与早期宇宙相似——他们观察到大约60%的观察到的云具有常见的细长结构，而其余40%的云则呈现“松散”形状。这些结果可能为我们提供关于宇宙中恒星形成的新见解。
恒星是如何诞生的，这种过程一直都是这样吗？
恒星在被称为恒星孕育区的空间区域形成，在这些地方，高浓度的气体和尘埃聚合形成婴儿恒星。这些区域的空间也被称为分子云，可以非常巨大，跨越数百光年并形成数千颗恒星。尽管由于技术和观测工具的进步，我们对恒星生命周期了解颇多，但详细情况仍然不明。例如，恒星在早期宇宙是以这种方式形成的吗？
由九州大学的研究人员与大阪市立大学合作，在《天体物理学杂志》上发表的研究发现，在早期宇宙中，一些恒星可能是在“松散”的分子云中形成的。这些结果是通过对小麦哲伦云的观察获得的，可能为整个宇宙的恒星形成提供新的视角。
在我们的银河系中，促进恒星形成的分子云具有大约0.3光年宽的细长“丝状”结构。天文学家认为，我们的太阳系就是以同样的方式形成的，其中一个大型的丝状分子云破裂形成了一颗恒星卵，也称为分子云核心。经过数十万年，重力会将气体和物质吸引到这些核心中，形成恒星。
“即使在今天，我们对恒星形成的理解仍在不断发展，对于早期宇宙中恒星是如何形成的理解则更加具有挑战性，”九州大学理学院的博士后研究员和本研究的第一作者德久和纪解释道。“早期宇宙与今天大相径庭，主要由氢和氦组成。较重的元素是在高质量恒星中形成的。我们无法回到过去去研究早期宇宙中的恒星形成，但我们可以观察到一些环境与早期宇宙相似的宇宙部分。”
研究团队将目光投向了小麦哲伦云（SMC），这是一个距离地球约20,000光年的矮星系。SMC的重元素仅占银河系的五分之一，使其非常接近约100亿年前早期宇宙的宇宙环境。然而，观察SMC中的分子云的空间分辨率常常不足，因此不清楚是否能够看到相同的丝状结构。
幸运的是，智利的阿尔玛射电望远镜强大到足以捕捉SMC的高分辨率图像，并确定丝状分子云的存在与否。
“总共，我们收集并分析了17个分子云的数据。这些分子云中的每一个都有20倍于我们太阳质量的婴儿恒星，”德久继续说道。“我们发现大约60%我们观察到的分子云有约0.3光年宽的丝状结构，但其余40%的云呈现为‘松散’形状。此外，丝状分子云内部的温度高于松散分子云的温度。”
丝状云和松散云之间的温度差异可能与云形成时间的长短有关。最初，所有云都是丝状的，温度很高，因为云之间相互碰撞。当温度高时，分子云中的湍流较弱。但随着云温度的降低，进入气体的动能会引起更多的湍流，平滑丝状结构，形成松散云。
如果分子云保持其丝状形状，它更有可能沿着其长“丝”断裂，并形成像我们的太阳这样的低质量恒星及其行星系统。另一方面，如果丝状结构不能保持，则可能很难形成这样的恒星。
“这项研究表明，环境如重元素的适当供应对于维持丝状结构至关重要，并可能在行星系统的形成中发挥重要作用，”德久总结道。“未来，将我们的结果与重元素丰富的环境（包括银河系）的分子云观察进行比较将是重要的。这些研究应能为分子云和宇宙的形成及时间演化提供新的见解。”
