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宇宙中巨型恒星的数量,奇多

2018-2-6 11:04:17来源:新浪科技作者:叶子责编:骑士评论:

北京时间2月6日消息 据国外媒体报道,对喜爱戏剧性的人而言,宇宙可能颇有些无聊。目前宇宙生成的大多数恒星都属于M型红矮星,质量不到太阳的一半,在燃烧数万亿年之后,便会随着燃料耗尽而渐趋黯淡。大型恒星的质量则为太阳的十倍以上,最终会在爆炸中消亡,形成黑洞等奇异天体,但此类恒星在当前宇宙中相对比较罕见。

图为蜘蛛星云,该区域形成的大型恒星数量奇多。

▲图为蜘蛛星云,该区域形成的大型恒星数量奇多。

不过,这只是我们过去的看法。一项针对银河系周边恒星形成区域的研究发现,该区域存在大量质量为太阳30倍以上的恒星,甚至有许多超过了太阳的60倍。这项发现说明,我们也许能发现更多超新星和黑洞。并且,我们对恒星形成模式的认知也许存在根本性错误。

“大”亦有限

气体与其它物质被引力结合在一起,便形成了恒星。但角动量、摩擦热等因素则与引力“背道而驰”。上述作用达到某种平衡之后,才能形成恒星,因此恒星的物质数量存在上限,太多便会激发核聚变。一旦发生核聚变,恒星产生的热和光便会驱逐任何未被“吸纳”的物质。

总的来说,这便是现代宇宙中小型恒星更加常见的原因(早期宇宙的物理机制与当今有所不同)。因此,如果对星系展开充分调查,确定不同质量的恒星数量,便会发现其数量随着质量的增加不断减少。通过模拟恒星形成过程,科学家估计出了恒星数量下降的速率。

从这一下降趋势中可以推断出,当恒星质量大到一定程度时,数量便会下降至零。按照上述机制,不可能形成质量超过这一上限的恒星。

这在邻近星系中似乎可以说得通。但有些迹象显示,在恒星形成十分密集的区域,情况并非如此。这些区域往往十分遥远,但大麦哲伦星云则是个例外。这是一个围绕银河系旋转的小型卫星星系,位于其中的“蜘蛛星云”(30 Doradus)拥有大量年轻恒星,其中不少质量颇大,有一颗或为我们目前观察到的质量最大的恒星。

星暴

因此,一支由多位天文学家组成的团队决定对甚大望远镜收集的蜘蛛星云数据展开分析。由于分析双星较为困难,他们将单颗恒星的光谱特性作为研究重点,通过恒星的光谱信息判断其年龄和大小。

结果发现,许多恒星都相当巨大。在天文学家观察的452颗恒星中,有247颗的质量为太阳的15倍以上,意味着它们最终都将以超新星的形式爆炸。总的来说,大型恒星的数量似乎比模型显示的多得多。因此,蜘蛛星云中恒星质量的上限并没有我们预计的那么低。科学家此前认为,恒星质量上限为太阳的150倍,但该研究说明实际应为200倍以上(还有研究人员称,该区域的一颗恒星质量约为太阳的300倍)。并且,他们的研究数据排除太阳质量500倍恒星的置信度只有90%。

这并不是说整个宇宙中的大型恒星数量都像蜘蛛星云中一样多,因为发生星暴的环境往往与银河系这种成熟星系中的普遍情况大相径庭。并且,由于蜘蛛星云是科学家调查的首个对象,我们甚至不清楚其它星暴区域是否也是如此。但如果情况属实,宇宙中的巨型恒星数量应当比我们此前认为的多得多。

这意味着我们建立的恒星形成模型尚不完善,无法有力解释星暴的发生条件。这也说明,我们对各种宇宙时间发生概率的预期存在误差。超新星爆发的几率也许比我们的预期高70%,且生成的金属多达此前预计的三倍。黑洞合并的几率也应高达此前预计结果的2.8倍。

上述数值存在很大的实验误差。但随着我们探测短暂天文事件和引力波的能力不断增强,我们将能够更好地判定发生此类事件的频率上限。

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关键词:恒星宇宙

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