恒星如何塑造星系？PHANGS巡天绘制18000个恒星形成区

天文学家早就知道，年轻恒星不仅在星系内部形成，它们还会主动重塑星系的外貌。但这一过程的具体细节一直模糊不清。如今，PHANGS国际合作项目的一项全面研究，利用詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）、哈勃太空望远镜（Hubble）和阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列（ALMA）的联合力量，对19个近邻星系中约18000个恒星形成区进行了高分辨率分析，终于将这幅图景清晰地呈现在世人面前。

这些研究成果于2026年6月17日在美国天文学会第248届会议上公布，揭示了新生大质量恒星如何通过“恒星反馈”机制驱动其孕育云气的膨胀，并表明该过程的强度与结果在很大程度上取决于周围的星系环境。

核心发现：恒星反馈驱动气体膨胀

研究的主要发现是：新生大质量恒星产生的电离气体压力将星际物质向外推，从而驱动恒星形成区的扩张。这种反馈过程既可以压缩周围气体、触发新的恒星形成，也可能通过驱散形成恒星所需的气体来完全终止这一过程。

电离气体在膨胀气泡的外壳中最亮，并且与最年轻（约100万年）和最重（约10万倍太阳质量）的恒星群位置重合。这种直接的对应关系强有力地证明，这些年轻的大质量恒星正是驱动膨胀的引擎。

两个星系的对比：环境决定命运

恒星形成区是持续增长还是停滞不前，很大程度上取决于它们所处的环境。在像银河系这样的正常旋涡星系中，反馈过程相对有序。但在更极端的系统中，情况会发生翻天覆地的变化。

研究特别强调了NGC 3256这个极端案例——它是一个碰撞星暴系统，位于船帆座方向，距离地球约1亿光年，由两个独立星系碰撞形成。通过“大天文台全天巡天”（GOALS）项目的研究，NGC 3256呈现出截然不同的景象。

NGC 3256中的反馈压力大约是银河系等正常旋涡星系的100倍。这创造了一个更加动荡和不可预测的环境，其中的气体并未稳定在简单的扁平盘面中。年轻的大质量星团在密度最高的区域受到这种巨大压力的束缚，但大多数星团仍然足够强大，能够继续扩张。

NGC 3256中的分子气体在所有指标上都堪称极端：其巨型分子云的速度弥散度中位数为每秒23公里，质量面密度为每平方秒差距470个太阳质量，内部湍流压力比正常盘状星系高出一个数量级。

隐藏的宝藏：被尘埃裹挟的年轻星团

由Sajia Shahrin Neha领导的一项配套研究，利用JWST的NIRCam和MIRI仪器，在2至21微米的波长上对近邻星系中年轻、多尘埃的致密源进行了成像。研究揭示了此前完全被宇宙尘埃掩埋、在早期光学巡天中完全不可见的新生大质量星团。

这些被尘埃包裹的年轻大质量星团代表了星团形成的最早阶段——这是JWST的红外能力独一无二的优势。仅在NGC 3256一个星系中，JWST就识别出了116个此类高度遮蔽的年轻大质量星团，将已知的尘埃包裹大质量星团样本数量相比之前的哈勃研究提高了一个数量级。数据表明，这些新兴星团的尘埃清除速度很快，时间尺度在300万至400万年以内。

广泛意义：星系演化模型的“基准”

研究团队总结说，这些测量结果提供了“之前无法研究”的物理条件，并为进一步改进不同环境下星系演化模型提供了关键基准。

这些发现有助于解释年轻恒星如何在超新星爆发等剧烈事件发生之前就已经对宿主星系产生影响，并表明反馈模型必须考虑环境背景——从宁静的旋涡星系到剧烈的星系合并。结合对隐藏星团的发现，这项工作为天文学家提供了更完整的恒星形成图景，填补了此前不可见的最早期、最受尘埃遮挡的形成阶段。

未来计划

PHANGS-JWST专项巡天将继续收集数据，并计划生成恒星形成的完整清单、对星团质量与年龄进行精确测量，以及绘制恒星反馈如何改变不同星系环境中星际介质的详细图谱。