广州大学物理与材料科学学院天文系博士后李军及其合作者利用地面和空间望远镜的红外巡天数据在致密星际环境中的尘埃性质研究方面取得系列进展，相关研究成果发表在天文学权威期刊《The Astrophysical Journal Letters》（中科院一区Top）上。
1. 研究背景
星际尘埃在天体物理环境中扮演着重要角色，广泛参与了多种复杂的天体物理和化学过程。其中一个显著作用是对穿过它的星光造成不同程度的削减，这种现象被称为星际消光。研究星际消光随波长的变化规律（即消光规律）能够帮助天文学家深入了解星际尘埃的物理性质，包括其颗粒的大小、形状和成分等信息。分子云的致密区域是恒星和行星形成的摇篮，因此成为天文研究的热点。然而，这些区域因尘埃的显著消光现象使观测面临诸多挑战，同时尘埃性质又直接影响恒星形成的初始条件及演化过程。因此，深入理解致密分子云中的尘埃性质对于揭示星际尘埃的本质及其在天体演化中的作用具有重要意义。
2. 研究内容
研究团队利用詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）的最新观测数据，首次深入研究了著名的“创生之柱”星云中尘埃的消光性质。“创生之柱”是一个著名恒星形成区，区域内大量尘埃严重遮蔽了背景星光（如图1左小图所示哈勃太空望远镜观测的可见光图像）。得益于JWST在红外波段的超高灵敏度（如图1中小图所示），能够清晰地穿透致密尘埃云。通过分析JWST的近红外相机（NIRCam）和中红外仪器（MIRI）的观测图像并比较多波段色余比，研究团队发现“创生之柱”中的消光规律呈现出的独特特性：与传统的致密星际介质尘埃模型相比，其红外波段的消光曲线更为平坦（如图1右侧小图所示）。这表明该区域的尘埃性质可能与一般的星际环境有所不同。这一发现对理解致密星际环境中的尘埃性质具有重要意义。
该研究成果以“Probing the Distinct Extinction Law of the Pillars of Creation in M16 with JWST”为题发表在《The Astrophysical Journal Letters》上，论文第一作者是广州大学李军博士，通讯作者为广州大学陈曦教授和云南大学陈丙秋教授。
图1. 哈勃（Hubble）太空望远镜拍摄的“创生之柱”可见光图像（左，图片来源：NASA）；詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）拍摄的近红外图像（中，图片来源：NASA）；基于JWST观测图像研究得到的红外消光规律（右）。
随后，研究团队进一步研究了孤立分子云核中的红外消光规律，选取了四个邻近的孤立分子云核（L429、L483、L673和L1165）作为研究对象。利用英国红外望远镜和斯皮策空间望远镜获取的深度近红外和中红外测光数据，在1.2-8.0微米波段范围内研究了红外消光规律。这些观测探测到了前所未有的消光深度，分子云核的中心区域可见光消光达到了40-60星等。研究结果显示，这四个分子云核的红外消光曲线非常相似（图2），并且异常平坦，是迄今为止观测到的最平坦的消光曲线。这一平坦特性与大尺寸尘埃颗粒的存在高度一致，表明在致密环境中尘埃颗粒发生了显著的增长。但有趣的是，这些观测结果与Hensley和Draine提出的适用于弥漫星际介质的Astrodust模型高度吻合。这种一致性不仅揭示了致密云核中尘埃演化的复杂性，还为理解不同星际环境中主导尘埃性质的物理过程提供了新的视角。
该研究成果以“The Flattest Infrared Extinction Curve in Four Isolated Dense Molecular Cloud Cores”为题发表在《The Astrophysical Journal Letters》上，广州大学李军博士为第一作者兼通讯作者。
图2. 四个分子云核（L429，L483，L673和L1165）的红外消光规律及与文献结果的比较。
3. 研究相关
广州大学为该两项工作的第一作者单位和通讯作者单位。论文合作者还包括北京师范大学姜碧沩教授和高健教授，紫金山天文台赵赫博士，广州大学研究生江博韬。研究工作得到国家自然科学基金和国家重点研发计划等项目的资助。
论文链接：
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ad9025
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ad54c7
