馬里蘭大學領導的團隊利用美國宇航局的平流層紅外天文觀測台(SOFIA)捕捉到了銀河系中一個恆星“託兒所”的高分辨率細節。馬里蘭大學的研究人員創造了第一張高分辨率的圖像，顯示了恆星誕生的熱等離子體和電離氣體的膨脹“氣泡”。以前的低分辨率圖像沒有清楚地顯示這個“氣泡”，也沒有揭示它是如何擴展到周圍氣體中的。
研究人員利用SOFIA收集的數據，分析了銀河系中最明亮、質量最大的恆星形成區之一。他們的分析表明，一個單一的、不斷膨脹的溫暖氣體氣泡圍繞着Westerlund 2星團，並推翻了先前的研究，即Westerlund 2星團周圍可能有兩個氣泡。研究人員還確定了該氣泡的來源和驅動其膨脹的能量。他們的結果於6月23日發表在《天體物理學雜誌》上。
“當大質量恆星形成時，與我們的太陽相比，它們吹出的質子、電子和重金屬原子的噴射要強得多，”UMD天文學系的博士后和該研究的主要作者Maitraiyee Tiwari說。“這些噴射被稱為恆星風，極端的恆星風能夠在周圍的冷密氣體雲中吹出並形成氣泡。我們觀察到的就是這樣一個氣泡，它位於星系這一區域最亮的星團周圍，我們能夠測量它的半徑、質量和它的膨脹速度。”
這些膨脹的氣泡的表面是由密集的電離碳氣體組成的，它們在氣泡周圍形成了一種外殼。新的恆星被認為是在這些外殼內形成的。但是，就像沸騰的大鍋里的湯一樣，包圍着這些星團的氣泡與周圍的氣體雲重疊並交融在一起，使得我們很難分辨出單個氣泡的表面。
Tiwari和她的同事們通過測量從該星團發射的整個電磁波譜的輻射，從高能X射線到低能無線電波，創建了一個更清晰的圍繞Westerlund 2的氣泡的圖片。以前的研究，只有無線電和亞毫米波長的數據，產生了低分辨率的圖像，沒有顯示出氣泡。在最重要的測量中，有一個遠紅外波長是由外殼中的一個特定的碳離子發射的。
“我們可以使用光譜學來實際告訴這些碳向我們移動或遠離我們的速度，”馬里蘭大學的天文學博士生、該研究的共同作者 Ramsey Karim說。“這項技術使用了多普勒效應，與導致火車在經過你身邊時喇叭改變音調的效應相同。在我們的案例中，顏色會根據碳離子的速度而發生輕微變化。”
通過確定碳離子是朝向地球還是遠離地球，並將這一信息與電磁波譜的其他部分的測量結果結合起來，Tiwari和Karim能夠創建一個環繞Westerlund 2的膨脹恆星風泡的三維視圖。
除了在Westerlund 2周圍發現一個單一的、由恆星風驅動的氣泡之外，他們還發現了在這個氣泡的外殼區域形成新的恆星的證據。他們的分析還表明，隨着氣泡的膨脹，它在一側破裂，釋放出熱等離子體，並在大約一百萬年前減緩了外殼的膨脹。但是後來，大約20萬或30萬年前，Westerlund 2的另一顆明亮的恆星演化出來，它的能量重新激活了Westerlund 2外殼的膨脹。
Tiwari說：“我們看到Westerlund 2周圍的氣泡的膨脹被來自另一顆非常大質量的恆星的風重新加速，而這又重新開始了膨脹和恆星形成的過程。這表明恆星將繼續在這個外殼中誕生很長一段時間，但是隨着這個過程的進行，新的恆星將變得越來越沒有質量。”