地球坐落在一個1000光年寬的虛空中，周圍有成千上萬的年輕恆星–但這些恆星是如何形成的呢？在日前發表在《自然》上的一篇論文中，來自哈佛大學天體物理中心和史密森尼中心(CfA)及太空望遠鏡科學研究所(STScI)的天文學家們重建了我們銀河系附近的進化歷史，其展示了從1400萬年前開始的一連串事件是如何導致一個巨大的氣泡的產生，而這個氣泡是所有附近年輕恆星形成的原因。
天文學家和數據可視化專家Catherine Zucker指出：“這真的是一個起源故事；我們第一次可以解釋所有附近的恆星形成是如何開始的。”
據了解，這篇論文的中心圖是一個三維時空動畫，其揭示了所有年輕的恆星和恆星形成區域–在地球的500光年內–都位於一個被稱為本星系泡(Local Bubble)的巨大氣泡的表面。雖然天文學家知道它的存在已經有幾十年了，但科學家們現在可以看到並理解本星系泡的開始以及它對周圍氣體的影響。
我們恆星的來源：本星系泡
通過利用大量的新數據和數據科學技術，這個時空動畫顯示了1400萬年前首次爆發的一系列超新星是如何將星際氣體向外推的，並由此創造了一個氣泡狀的結構–其表面已經成熟，適合恆星的形成。
今天，七個著名的恆星形成區或分子云–空間中可以形成恆星的密集區域–坐落在氣泡表面上。
“我們計算過，約有15顆超新星在幾百萬年中熄滅，進而形成我們今天看到的本星系泡，”Zucker說道。他現在是STSCI的NASA哈勃研究員。
天文學家指出，這個形狀怪異的氣泡並沒有休眠，而是繼續緩慢增長。
Zucker說道：“它正以約每秒4英里的速度滑行。雖然它已經失去了大部分的動力，在速度方面已經基本趨於平穩。”
這個氣泡的膨脹速度以及在其表面形成的年輕恆星的過去和現在的軌跡是利用ESA發射的天基觀測站蓋亞獲得的數據得出。
哈佛大學教授、天體物理學中心的天文學家Alyssa Goodman指出：“這是一個令人難以置信的偵探故事，由數據和理論共同驅動。我們可以利用各種獨立的線索拼湊出我們周圍恆星形成的歷史：超新星模型、恆星運動和本星系泡周圍物質的精美的新三維地圖。”他是這項研究的論文共同作者，也是促成這一發現的數據可視化軟件glue的創始人。
氣泡無處不在？
這項研究的論文共同作者、維也納大學教授João Alves指出：“當產生本地氣泡的第一顆超新星爆炸時，我們的太陽離這個行動很遠。但在約500萬年前，太陽穿過銀河系的路徑把它帶入了氣泡，現在太陽幾乎就在氣泡的中心–只是運氣好而已。”
今天，當人類從太陽附近向太空望去時，他們有一個前排座位，看到氣泡表面周圍發生的恆星形成過程。
天文學家在近50年前首次提出理論–認為超級氣泡在銀河系中普遍存在。“現在，我們有證據了–而我們正處於這些東西的中間的機會有多大？”Goodman問道。她解釋稱，從統計學上看，如果這種氣泡在我們的銀河系中是罕見的，那麼太陽就非常不可能位於一個巨大氣泡的中心。
Goodman將這一發現比作一個類似於有很多洞的瑞士奶酪銀河系，奶酪上的洞被超新星炸出來，而新恆星可以在由垂死的恆星創造的洞周圍的奶酪中形成。
接下來，包括合著者和哈佛大學博士生Michael Foley在內的研究小組計劃繪製出更多的星際氣泡以獲得它們的位置、形狀和大小的完整三維視圖。繪製出氣泡及它們之間的關係最終將使天文學家了解垂死的恆星在誕生新的恆星方面所起的作用以及像銀河系這樣的星系的結構和演變。
Zucker想知道，這些氣泡在哪裡接觸？它們是如何相互作用的？超級氣泡是如何推動像銀河系中的太陽這樣的恆星的誕生的？