LDN 1157：天鵝座暗云中的恒星分化現(xiàn)場

  在銀河系天鵝座旋臂的褶皺深處，一片編號(hào)為LDN 1157（Lynds Dark Nebula 1157）的暗星云正悄然上演著宇宙中最激烈的誕生儀式。這塊距離地球約325秒差距（約1060光年）的分子云，是天文學(xué)家研究低質(zhì)量恒星形成的經(jīng)典樣本，其內(nèi)部劇烈活動(dòng)的分子外流與復(fù)雜有機(jī)分子富集現(xiàn)象，使它成為解碼恒星孵化奧秘的關(guān)鍵宇宙實(shí)驗(yàn)室。

  冰冷搖籃的物理構(gòu)造

  LDN 1157的主云體呈現(xiàn)為一個(gè)尺度約1.5×3光年的不對(duì)稱團(tuán)塊，總質(zhì)量約25倍太陽。亞毫米波觀測揭示其內(nèi)部存在驚人的溫度分層：

  外圍護(hù)盾層：14-16開爾文的冷塵埃氣體，由致密的CO冰殼包裹，厚度達(dá)0.4光年

  激波加熱帶：50-70開爾文的高溫區(qū)，源于分子外流與靜態(tài)介質(zhì)的碰撞

  內(nèi)核熱島：隱藏在A V ＞100的黑暗深處，溫度梯度從30開爾文陡增至120開爾文

  這種反常的溫度分布源自兩個(gè)相互競爭的過程：

  1. 超級(jí)冷卻機(jī)制：納米級(jí)硅酸鹽顆粒通過表面聲子振動(dòng)，將熱能耗散效率提升至理論極限的90%

  2. 激波加熱網(wǎng)絡(luò)：原恒星驅(qū)動(dòng)的外流以每秒150千米的速度撞擊云核，產(chǎn)生連續(xù)的C型激波（溫度峰寬比J型激波更平緩）

  赫歇爾空間天文站的塵埃輻射譜分析表明，該云在70-500微米波段存在明顯過剩輻射，這是由直徑0.1-1毫米的多孔分形塵粒所致。這些星際具有不可思議的比表面積（10? cm2/g），為表面化學(xué)反應(yīng)提供了廣闊的舞臺(tái)。

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  原恒星的雙極戰(zhàn)爭

  LDN 1157的核心隱藏著一顆編號(hào)為IRAS +6751的Class 0型原恒星，質(zhì)量約0.3太陽質(zhì)量，年齡不足10萬年。這個(gè)宇宙正通過兩場激烈的戰(zhàn)爭宣告自身存在：

  東北戰(zhàn)役（紅移瓣）：

  由ALMA觀測到的12CO2-1發(fā)射揭示外流物質(zhì)以傾角35°噴出

  激波前鋒已形成弓形結(jié)構(gòu)，延伸0.3光年

  激波面后方檢測到SiO、SO?等分子氣體，示蹤溫度達(dá)300K

  西南戰(zhàn)役（藍(lán)移瓣）：

  展現(xiàn)出獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu)：最外層為H? 2.12微米發(fā)射區(qū)，中層是HCO?激波標(biāo)記，核心為H?O脈澤發(fā)射柱

  噴流中檢測到速度梯度達(dá)50 km/s/pc的渦旋運(yùn)動(dòng)

  2023年JWST在中紅外波段發(fā)現(xiàn)噴流根部存在周期性亮度調(diào)制（周期22.7小時(shí)）

  這些外流總動(dòng)能約3×10??爾格，相當(dāng)于太陽1000年輻射的總和。其獨(dú)特之處在于化學(xué)組成——SO與CH?OH的亮度比高達(dá)15:1，遠(yuǎn)超典型值5:1，暗示噴流穿過了特殊的硫化物富集層。

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  星際分子的特種部隊(duì)

  LDN 1157被譽(yù)為星際分子的羅斯韋爾，目前已檢測到超過80種分子物種，包括多個(gè)第一次發(fā)現(xiàn)：

  極端氘富集軍團(tuán)：

  D?CO（雙氘代甲醛）豐度比D/H≈0.1，是太陽系彗星的100倍

  HDCO與H?CO比值達(dá)0.3，指示溫度低于20K的氣相重氫交換

  檢測到宇宙稀有的ND?（氘代氨）與CD?OH（全氘代甲醇）

  含磷特種兵：

  PO/PN比值達(dá)4.8，顛覆了磷化學(xué)平衡模型

  發(fā)現(xiàn)PH?（磷化氫）的亞毫米波發(fā)射，其柱密度比銀河系平均值高3個(gè)量級(jí)

  2024年ALMA首次檢測到P?O?（四氧化二磷）的旋轉(zhuǎn)譜線

  有機(jī)特遣隊(duì)：

  乙二醇醛（CH?OHCHO）與乙醇醛（HCOCH?OH）的空間分布呈現(xiàn)鏡像對(duì)稱

  檢測到可能來自氨基酸前體（如甘氨酸）的微波特征頻率

  多環(huán)芳烴PAHs的3.3微米發(fā)射顯示異常藍(lán)移，暗示納米碳管結(jié)構(gòu)

  這些分子分布呈現(xiàn)出精確的空間分離：含硫分子主導(dǎo)激波區(qū)，氘代物種富集于冷包層，有機(jī)分子集中在溫度梯度區(qū)。這種化學(xué)分化為研究星際分子形成路徑提供了立體教科書。

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  磁場拓?fù)鋵W(xué)的活標(biāo)本

  JCMT/SCUBA-2的850微米偏振測量揭示了LDN 1157內(nèi)磁場的精妙結(jié)構(gòu)：

  1. 磁漏斗效應(yīng)：

  核心區(qū)磁力線呈現(xiàn)完美的雙極形態(tài)，磁場強(qiáng)度從外圍的30微高斯增至中心的200微高斯

  磁傾角從赤道面的80°逐漸過渡到極區(qū)的20°

  2. 磁流扭結(jié)不穩(wěn)定性：

  在0.1光年尺度上觀測到周期性磁場反轉(zhuǎn)點(diǎn)，波長約0.05光年

  這是首次直接證實(shí)磁流體的kink instability在星際尺度存在

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