古希臘人認為圓形、圓球是最完美的形狀,因此行星運行的軌道是圓形的,不僅如此,天體也應該是圓形的,地球是圓形的,太陽是圓形的,所有的圓形天體都是以圓形的軌道繞著地球運轉。隨著觀測工具的進步,人們看到行星公轉的軌道是橢圓,不是圓形,宇宙中的天體結構也不一定要是圓形的,例如擁有千億顆恆星的銀河是扁平的圓碟盤,許多星系都是這付模樣,也有些星系是橢圓形狀,甚至是不規則形狀。星系的主要成分是恆星,像太陽一樣會自行發光的星體,恆星是圓球形狀,是從一團巨大分子雲開始,經由自身的萬有引力收縮而成,萬有引力是朝向星體的中心,由於中心的對稱特性,收縮形成的恆星是一個圓球形狀(實際的形狀是約略地橢圓,這是因為自身的自轉,會讓恆星在自轉軸的方向約略扁平)。
一般分子雲主要是由低溫的分子所構成,整個大小約30光年,平均每立方公分有100到1000顆分子,若和地球大氣比較,地球大氣平均每立方公分有1019個,大約是分子雲的一億再一億倍。但和宇宙其他角落相比,分子雲算是稠密的區域,在太陽附近的太空中,平均每立方公分只有一個粒子。因此相較於周遭環境,分子雲自身的萬有引力夠強,某些區域可以塌縮形成恆星,例如獵戶星雲內的分子雲,是研究恆星誕生的最佳地點。
一團雲氣藉由萬有引力,逐漸朝向中心塌縮,於是密度逐漸升高,溫度逐漸上升,當核心溫度達到千萬度,足以進行氫核融合反應,自行發光,這時便進入恆星的壯年舞台。實際情形更加複雜,恆星是從分子雲內誕生,整個恆星形成過程在十里雲霧當中,一般的可見光望遠鏡是無法看穿,直到紅外光和無線電望遠鏡的使用,天文學家得以一窺早期的原始恆星。
現今的天文學家了解類太陽的恆星是如何形成,整個過程大約可以分成六個階段(如圖),首先在分子雲內密度最高的稠密核區域開始,稠密核因為萬有引力而造成周圍氣體向中心塌縮。由於塌縮而體積變小,旋轉的速度也逐漸增快,於是在原恆星的四周產生拱星盤。原恆星會沿著垂直拱星盤的方向,以相反方向產生一對分子外流(outflow),分子外流的作用可以帶走角動量,使得拱星盤上的氣體可以螺旋狀的方式流向中間的原恆星,讓原恆星進一步增長。此外分子外流可以將四周剩餘的雲氣掃除,最後剩下一顆類太陽的恆星和殘餘的拱星盤,拱星盤則是下一個階段行星系統形成的溫床。
這些過程都可以透過紅外光和無線電望遠鏡的觀測,得以一一證實,因此天文學家大多可以在恆星形成區域發現分子外流的現象。離我們1600光年的獵戶星雲就是一個觀測恆星形成區的最佳地點,裡頭有許多的恆星誕生,在這些原恆星的四周也發現雙極分子外流,這讓我想起好萊塢女星安潔莉娜裘莉在古墓奇兵電影中神勇的造型,裘莉經常手握雙槍,向著左右兩方、以相對的方向射擊敵人,雙極分子外流也是一樣,以原恆星為中心,朝著兩極相反方向噴出。
(待續)