天文学家提供了所有恒星成对诞生的新证据

一个非常年轻的双星系统的无线电图像，不到100万年，形成于英仙座分子云的密集核（卵形轮廓）内。所有恒星很可能形成密集核中的双星。（CFA美国Sarah Sadavoy制作的SCUBA-2调查图）

天文学家通过对充满新近形成的恒星的巨大分子云进行的无线电调查以及可以解释这些观测结果的数学模型，揭示了新的证据，证明所有类似太阳的恒星都是伴随着伴侣而诞生的。

我们的太阳在45亿年前诞生时有双胞胎吗？几乎可以肯定，虽然不是同卵双胞胎。加州大学伯克利分校的一位理论物理学家和哈佛大学史密森天文台的一名射电天文学家进行的一项新分析表明，宇宙中所有其他类似太阳的恒星也是如此。

许多恒星都有同伴，包括我们最近的邻居，三重星系Alpha Centauri。天文学家一直在寻求解释。双星和三重星系统是这样诞生的吗？一颗星星捕获了另一颗吗？双星有时会分裂成单颗星吗？

天文学家甚至在寻找我们太阳的伴侣，这颗被称为“ Nemesis”的恒星是因为它原本应该将一颗小行星踢入与我们的星球相撞并灭绝了恐龙的地球轨道。它从未被发现。

新的断言是基于对珀尔修斯星座中最近形成的恒星充斥着巨大分子云的无线电调查，以及一个数学模型，该模型仅在所有类太阳恒星都伴随着同伴出生的情况下，才能解释珀尔修斯的观测结果。

加州大学伯克利分校的研究天文学家，合著者史蒂芬·史塔勒说：“我们是说，是的，很久以前就可能发生过一次复仇。”

“我们运行了一系列统计模型，以查看是否可以解释英仙座分子云中年轻单颗恒星的相对种群和所有分离的双星，唯一可以复制数据的模型是所有恒星最初形成的模型作为宽二进制文件。这些系统然后在一百万年内收缩或破裂。”

在本研究中，“宽”是指两颗恒星被500多个天文单位或AU分开，其中一个天文单位是太阳与地球之间的平均距离（9300万英里）。与我们的太阳相比，一个宽广的双星伴侣离太阳的距离将比今天最遥远的海王星海王星高17倍。

根据这种模式，太阳的同胞很可能逃逸了，并与我们银河系区域中的所有其他恒星混合在一起，再也看不到了。

“以前曾提出过由许多恒星与同伴形成恒星的想法，但问题是：多少颗恒星？”史密森尼天文台的美国宇航局哈勃研究员萨拉·萨达沃伊（Sarah Sadavoy）说。“根据我们的简单模型，我们说几乎所有的恒星都是由同伴形成的。珀尔修斯云通常被认为是典型的低质量恒星形成区域，但我们的模型需要在其他云中进行检查。”

斯塔勒说，所有恒星都出生在一个窝里的想法，除了恒星形成外，还包括星系的起源。

恒星诞生于“密集核”中

天文学家已经对双星和多星系统的起源进行了数百年的推测，并且近年来，已经创建了瓦斯坍塌的计算机模拟，以了解它们如何在重力作用下凝结为恒星。他们还模拟了最近从气体云中释放出来的许多年轻恒星的相互作用。几年前，波恩大学的帕维尔·克鲁帕（Pavel Kroupa）进行了一次这样的计算机模拟，使他得出结论，所有恒星都是以双星形式诞生的。

然而，从观察中获得的直接证据却很少。当天文学家看着越来越年轻的恒星时，他们发现更多的双星，但是为什么仍然是个谜。

斯塔勒说：“这里的关键是，没人能系统地看过真正的年轻恒星与产生它们的云之间的关系。”“我们的工作是向前迈出的一步，不仅要了解二进制文件的形成方式，而且还要了解二进制文件在早期恒星演化中的作用。现在，我们相信大多数与我们自己的太阳非常相似的恒星形成为双星。我认为，迄今为止，我们有最强有力的证据证明了这种主张。”

根据Stahler的说法，几十年来，天文学家已经知道，恒星诞生于卵形茧中，称为密集核，这些核遍布在巨大的冷分子氢云中，这些核是年轻恒星的育儿室。通过光学望远镜，这些云层看起来像繁星点点的天空，因为伴随着气体的灰尘阻挡了内部形成的恒星和后面的恒星的光线。但是，可以用射电望远镜探测云，因为其中的冷尘埃颗粒会以这些无线电波波长发射，并且无线电波不会被尘埃阻挡。

英仙座分子云就是这样一个恒星苗圃，距地球约600光年，约50光年。去年，一组天文学家完成了一项调查，该调查使用了非常大阵列（新墨西哥州的一系列无线电发射皿）来观察云内的恒星形成。这被称为VANDAM，它是对分子云中所有年轻恒星的首次完整调查，即小于400万年的恒星，包括单星和多星，分离到约15个天文单位。它捕获了所有多颗恒星，它们在我们太阳系中的距离大于天王星的轨道半径（19 AU）。

Stahler与VANDAM小组成员Sadavoy接触并要求她帮助观察密集核内的年轻恒星后，得知了这项调查。VANDAM调查对所有0级星（小于约500,000年的星）和I级星（对约500,000到100万年的星）进行了普查。两种恒星都非常年轻，以至于它们还没有燃烧氢来产生能量。

Sadavoy从VANDAM取得了结果，并将其与其他观测结果结合起来，这些观测结果揭示了年轻恒星周围的蛋形茧。这些额外的观察结果来自夏威夷James James Clerk Maxwell望远镜上使用SCUBA-2进行的古尔德带调查。通过结合这两个数据集，Sadavoy能够对珀尔修斯的双星和单星人口进行强大的人口普查，在24个多星系统中产生了55个年轻恒星，除了五个都是双星，还有45个单星系统。

利用这些数据，Sadavoy和Stahler发现，所有相距很远的双星系统（恒星相距500 AU以上的系统）都是非常年轻的系统，包含两个0级恒星。这些系统也倾向于与蛋形致密核的长轴对齐。年龄稍大的I级双星紧靠在一起，许多彼此分开约200 AU，并且没有沿卵轴对齐的趋势。

Sadavoy说：“这之前从未见过或经过检验，非常有趣。”“我们还不完全清楚这是什么意思，但这不是随机的，必须对宽二进制文件的形成方式有所说明。”

蛋形核塌陷成两个中心

Stahler和Sadavoy在数学上对各种情况进行了建模，以解释恒星的这种分布，并假设了典型的形成，破裂和轨道收缩时间。他们得出的结论是，解释观测结果的唯一方法是，假设围绕着太阳质量的所有恒星都以卵形致密核中的宽0类双星开始，然后随时间分裂约60％。其余部分收缩以形成紧密的二进制文件。

他说：“当鸡蛋收缩时，鸡蛋的最稠密部分将朝向中间，这将在中轴上形成两个密度的浓度。”“这些密度较高的中心在某些时候会自行坍塌，因为它们会自行引力形成0级恒星。”

斯塔勒补充说：“在我们的照片中，单个低质量，类似太阳的恒星不是原始的。”“它们是二进制分解的结果。”

他们的理论表明，每个密集的核通常由几个太阳质量组成，它们将转化成恒星的物质数量比以前想象的要多两倍。

斯塔勒说，他已经要求射电天文学家将稠密核与其内嵌的年轻恒星进行比较已有20多年的历史，以便检验双星形成的理论。他说，新的数据和模型是一个开始，但是需要做更多的工作来理解规则背后的物理原理。

这样的研究可能很快就会到来，因为智利现在升级的VLA和ALMA望远镜的功能，再加上夏威夷的SCUBA-2调查，“最终为我们提供了所需的数据和统计信息。萨达沃说：“这将改变我们对致密核及其内部嵌入恒星的理解。”

Stahler和Sadavoy于4月在arXiv服务器上发布了他们的发现。该论文已被《皇家天文学会月刊》接受发表。

纸：嵌入式二进制文件及其密集内核