天文学家公布CAFFEINE巡天最新结果，为长期悬而未决的一个问题提供了新的观测证据：是什么在控制星系最致密区域的恒星形成效率。

绘制银河系致密气体分布

在这项研究中，巴黎萨克雷大学的天文学家 Michael Mattern 及其合作者，对银河盘内 49 个大型恒星形成复合体中的致密气体进行了系统观测，这些区域距离太阳不超过 3000 秒差距。

研究团队指出，现有认识认为，恒星诞生于具备足够气体和尘埃密度的星云之中，但这一过程本身效率并不高。在典型的恒星形成云中，只有约 1%-2% 的气体和尘埃最终被转化为恒星。研究人员提出的问题是：在更致密的区域，恒星形成是否会变得更加高效。

GAL316 是本次巡天中观测的恒星形成区之一。相关图像展示了这一巨大的恒星形成区，其背景星空由欧洲南方天文台（ESO）的 VISTA 望远镜获取。

利用APEX与ArTéMiS探测冷致密气体

CAFFEINE 巡天依托位于智利查纳托尔高原的阿塔卡马先驱者实验（APEX）望远镜开展观测，使用的是安装在该望远镜上的 ArTéMiS 相机。APEX 目前由马克斯·普朗克射电天文研究所运营。

研究人员表示，ArTéMiS 相机能够探测冷气体云发出的微弱辐射，在 GAL316 的图像中，这些冷致密气体以蓝色光晕的形式呈现，并叠加在 VISTA 望远镜拍摄的恒星背景之上。通过这类观测，团队得以绘制出致密气体在多个恒星形成复合体中的分布结构。

恒星形成效率在高密度区趋于恒定

基于 CAFFEINE 巡天的数据，研究团队分析了致密气体密度与恒星形成效率之间的关系。结果显示，当气体密度超过某一阈值后，恒星形成效率——即气体转化为恒星的速率——并不会继续随密度增加而上升。

这一结果与此前一些模型的预期不一致。相关模型通常预测，恒星形成效率应当随气体密度的提高而稳步增加。相反，本次研究发现，在非常致密的气体环境中，恒星形成效率基本保持近似恒定。

研究人员指出，这一现象支持了这样一种观点：恒星主要在云内的丝状结构中形成，而恒星形成过程由这些丝状结构如何碎裂成原恒星核所主导，而非简单由整体密度提升所驱动。

指示恒星形成的密度阈值

研究结果还指向一个可能存在的气体密度阈值：在接近这一阈值时，恒星形成效率开始显著提高；而在超过该阈值后，效率不再明显增强。团队表示，这一发现与“恒星形成受致密丝状结构物理机制调控”的理论相符，而不仅仅由湍流或年轻恒星反馈等过程决定。

研究人员称，这项工作是迄今为止将致密气体物理结构与恒星形成效率直接联系起来的最全面尝试之一，为后续观测和数值模拟提供了更清晰的框架，尤其有助于研究类似太阳的恒星如何从星际云中诞生。

“我们的结果显示，在 CAFFEINE 巡天中观测到的最致密区域，其产生恒星的效率并不高于任何其他超过最低密度阈值的恒星孕育区。”研究团队在声明中表示。

相关论文已发表于《天文学与天体物理学》（Astronomy & Astrophysics）期刊，题为《理解致密气体中的恒星形成效率：基于 ArTéMiS 的 CAFFEINE 巡天初步结果》（Understanding the star formation efficiency in dense gas: First results from the ArTéMiS-based CAFFEINE survey），文献号为 688，A163，DOI 为 10.1051/0004-6361/202449908。