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众包科学:上网发现太空神秘新天体

(2015年02月01日 23:48:02)
来源:果壳网

□作者: 艾麦乐

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通过网络参与“银河项目”的自愿者,将恒星形成区中的某种特征昵称为“黄色小球”,引起了科学家的关注。科学家后来发现,这些特征是大质量恒星形成过程中的一个阶段。图片来源:NASA/JPL-Caltech


有时候,要在太空里发现一些不同寻常的新天体,你需要足够多的自愿者。最近,通过网络参与“银河项目”(Milky Way Project)的自愿者,在检视美国航空航天局(NASA)斯皮策空间望远镜(Spitzer Space Telescope)拍摄的数万张照片时,就意外遇到了一类此前大都不为人知的全新天体——黄色小球。那些圆圆的东西实际上并非黄色——只不过在斯皮策拍摄的红外图像中,它们被显示成黄色而已。

美国芝加哥阿德勒天文馆的格雷斯·沃尔夫-蔡斯(Grace Wolf-Chase)介绍说,“那些自愿者开始讨论他们在银河照片上不断看到的那些黄色小球,这引起了我们的关注。”这个天文馆里悬挂着一幅银河全景拼图,由斯皮策望远镜拍摄的彩色照片拼接而成,总长度达37米,呈现了银河系中数不清的繁星。在这张银河拼图上,那些黄色小球看起来很小,但实际上,每个小球都比我们的太阳系还要大成百上千倍。

“在这些自愿者的鼓舞下,我们分析了这些黄色小球,发现它们提供了一种新的方法,能够探测大质量恒星形成的早期阶段。”美国爱荷华州立大学的查尔斯·克尔顿(Charles Kerton)说,“‘咦,那是什么?’正是这个简单的问题,引导我们作出了这一发现。”克尔顿是这项研究的主要作者,沃尔夫-蔡斯则是合作者之一。

“银河项目”是构成Zooniverse网站的诸多众包科学项目之一,这个网站借助公众的力量来处理科学数据。迄今为止,基于自愿者在Zooniverse上作出的发现,科学家已经发表了超过70篇论文,其中4篇论文与银河项目有关。比如2009年,参与Zooniverse上另一个项目“星系动物园”(Galaxy Zoo)的自愿者,开始讨论被他们称为“绿豆”的一些奇怪天体。他们的努力最终导致科学家发现了一类致密的星系,其中包含的恒星数目大大超标。

在“银河项目”中,自愿者可以检视斯皮策望远镜拍摄的银河系厚厚银盘的照片,那里正是尘埃包裹中新生恒星开始发光的地方。斯皮策检测到的红外线,按照各自不同的波长,被赋予了我们用肉眼能够看到的不同颜色。除了那些黄色小球以外,还有许多中心呈现出红色的绿色泡泡,分布在大片旋转的气体和尘埃之中。这些泡泡是大质量新生恒星在它们的周边区域中清出一片空洞的结果。绿色泡泡的外沿主要由被称为“多环芳烃”(PAH)的有机分子构成,被中央新生恒星释放的光和星风所驱散。被中央恒星加热的尘埃使得绿色泡泡的中心显现为红色。

利用“银河项目”在网站上提供的工具,自愿者已经找到并归类了5000多个这样的绿色泡泡。后来,他们开始报告说,他们不断地发现以黄色小球的形象反复出现的其他特征。斯皮策团队的科学家记下了他们的发现,甚至直接用“黄色小球”来给这些特征命名。在天文学和其他数码成像领域,黄色代表了绿色和红色重叠的区域。那么,这些黄色小球到底是什么呢?


NASA的斯皮策空间望远镜拍摄的这组红外图像,展示了大质量恒星形成的3个演化阶段。左图是一颗仍被包裹在厚厚尘埃中的原恒星,右图侧是已经驱散周边气体和尘埃、吹出一个绿色泡泡的极年轻大质量恒星,中图显示的黄色小球则介于左右两个阶段之间。图片来源:NASA/JPL-Caltech



经过全面分析之后,科学家团队得出了这样的结论:这些黄色小球是绿色泡泡的前身,代表了恒星形成过程中绿色泡泡成形之前的阶段。

“黄色小球是失落的一环,”沃尔夫-蔡斯说,“介于被埋藏在黑暗尘埃带中极其年轻的胚胎恒星和已经吹出泡泡的新生恒星之间。”

克尔顿说,“如果能够让绿色泡泡的时间反转,你就会得到黄色小球。”

这些科学家解释了黄色小球呈现出黄色的原因:多环芳烃,也就是在斯皮策的图片中呈现为绿色的物质,还没有被大质量恒星吹出的星风驱散干净,因此绿色被重叠在显示为红色的温暖尘埃之上,于是使产生了黄色。这些黄色小球相当紧凑,因为大质量恒星的威力还没有完全施加到它周边的区域之间。

到目前为止,自愿者已经分辨出了900多个这么紧凑的黄色小球。研究者的下一步计划,是要查看这些特征的分布。许多黄色小球似乎沿着绿色泡泡的边缘排布,这个线索或许暗示大质量恒星在吹泡泡的时候会触发新的恒星诞生,这种现象被称为触发恒星形成。如果这个效应是真的,研究者应该能够发现黄色小球在统计上会更经常地出现在泡泡的外缘上。

沃尔夫-蔡斯说,“这个结果彰显了众包科学项目的重要性。”克尔顿则补充说,“总是存在这种偶然发现的可能性,使得众包科学项目既让参与者兴奋激动,也让专业天文学家受用非常。”

描述这一新发现的论文,于1月27日发表在《天体物理学报》(The Astrophysical Journal)上。(编辑:Steed)

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文章作者:艾麦乐
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