「恆星與行星的形成」–中央大學天文所陳文屏教授

從獵戶座看星雲與恆星的誕生（影片#1.2–4:54~8:45，電腦簡報P.5~P.7）
獵戶座裡面可以看見恆星的生老病死，其中很多星雲分布，星雲的顏色通常呈現紅色，主要源自於氫氣的電子受到恆星所輻射紫外線照射而激發，當電子從軌道n=3降到n=2的能階時（Hα）所發出的光線就是紅色。

獵戶座中可見的Barnard’s Loop可能是源自於兩百萬年前一次超新星爆炸所形成的產物，當時爆炸的超新星可能位在今天的獵戶座星雲內*1。

馬頭星雲（影片#1.2–8:45~#1.3–7:56，電腦簡報P.8~P.11）
放大獵戶座星雲所在的位置，可以發現一團黑黑的馬頭星雲。馬頭星雲是由塵埃所組成，阻擋了馬頭星雲後方的可見光，導致馬頭星雲看起來是漆黑一片。但塵埃同樣具有溫度，也會輻射，只是溫度較低，輻射電磁波的波長較長，超過人類眼睛可見光的範圍。因此當使用毫米波無線電望遠鏡進行觀測時，馬頭星雲中長波長電磁波輻射量較強的區域就代表塵埃量較多的區域*2。

獵戶座低溫氣體（暗雲）分布（影片#1.3–7:57~#1.4–4:45，電腦簡報P.12~P.13）
在星際氣體濃密的區域，由於外界的星光無法照入，導致氣體溫度低至10～15K左右。
原本以原子狀態存在的原子，會在塵埃表面聚合成為分子*3。
雖然分子雲中氫分子的含量應該最多，但是由於氫分子排列旋轉與震動的特性，不容易因為狀態改變而產生特定的電磁波輻射而被觀測到*4。因此我們常以含量次之的CO分子作為觀測對象，觀察CO分子的電磁波輻射以推論氫分子的含量。
結果顯示獵戶座中較亮恆星（參宿四、參宿七）周圍，分子雲濃度都較低。分子雲濃度較高的地方，則是恆星的「產房」。

星系中的分子雲分布（影片#1.4–4:46~#1.6–5:47，電腦簡報P.14~P.21）

氣體分子可以因為彼此「碰撞」而改變能階狀態，進而輻射出電磁波。
不同氣體被激發所需要的氣體濃度條件不同，因此藉由觀察不同氣體分子的電磁波輻射分布區域，可以推論分子雲的濃度高低分布。例如疏散雲氣中分子密度大約是每立方公分1個分子（地球表面每立方公分約10¹⁹個分子，人為真空約每立方公分約10⁸個分子），但NH₃和CS必須在每立方公分10⁵個分子的濃度下才會被激發，代表高密度分子雲的分布範圍，稱為分子雲核。

由於低溫的緣故，向外擴張的壓力較小，因此高密度的分子雲核受到萬有引力收縮的力量開始向內聚集。

星系中的生態（影片#1.6–5:47~#1.7–2:06，電腦簡報P.22~P.23）
疏散分子雲（→分子雲碰撞產生密度波造成高密度分子雲）→暗雲→暗雲中形成雲核→特定條件下會收縮形成原恆星→形成恆星，同時產生恆星風與噴流→部分恆星周圍形成恆星盤→行星
恆星演化過程會產生恆星風、恆星輻射，推動星雲產生密度波，促成新的恆星誕生。
當分子雲向內收縮，溫度升高，壓力變大，分子雲就會受到向外擴張的力量。如此一來，分子雲就無法繼續收縮，那恆星要如何形成？

*1
Barnard’s Loop 維基百科：https://en.wikipedia.org/wiki/Barnard%27s_Loop

*2
Ward-Thompson, D., Nutter, D., Bontemps, S., Whitworth, A., & Attwood, R. (2006). SCUBA observations of the Horsehead nebula–what did the horse swallow?. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 369(3), 1201-1210.
https://academic.oup.com/mnras/article/369/3/1201/1229160

*3
原子會在塵埃表面聚合成為分子的相關過程可以參閱老師提供資料中Ward-Thompson and Whitworth (2011) 的 4.8 Chemistry in molecular clouds或是下面這篇Burke and Brown (2010)。

Burke, D. J., & Brown, W. A. (2010). Ice in space: surface science investigations of the thermal desorption of model interstellar ices on dust grain analogue surfaces. Physical Chemistry Chemical Physics, 12(23), 5947-5969.

*4分子旋轉與震動造成的能階變化可參閱以下網址及動畫。
動畫：http://www1.lsbu.ac.uk/water/images/v1.gif
出處：http://www1.lsbu.ac.uk/water/water_vibrational_spectrum.html

旋轉能階模擬動畫：http://www.chemtube3d.com/spectrorotcd0-CE-TEST-ROTATE-ALL.html
震動能階模擬動畫：http://www.chemtube3d.com/spectrovibcd1-CE-final.html

*5 Gould Belt