巨大恆星或解宇宙最大未解之謎(圖)
星系中最大的恆星:距離地球16萬光年遠處存在四顆大恆星,體積遠超過科學預計恆星應有的大小。(NASA)
據英國每日郵報報導,科學家近日提出了一項最新理論,或可以解答宇宙最大的神秘未解之謎之一。2010年美國宇航局的科學家發現4顆白矮星,它們質量大約是太陽的300倍,這是預測正常恆星質量極限的2倍。德國伯恩大學的研究學者稱,這些恆星屬於大麥哲倫雲內巨大恆星群R136的一部分,距離地球大約16萬光年遠,它們如此龐大的體積可能是恆星合併的結果。
在此之前,科學家對銀河系和其它星系的觀測表明,目前宇宙中形成恆星的質量極限是太陽質量的150倍,這一預測在2010年發現這些巨大恆星時被打破。此前這個預測似乎代表了一個宇宙極限,適用於任何恆星形成的地方。
「這項發現表明,無論是恆星質量上限,還是任何新生的恆星質量組成成分,似乎都一樣,與恆星產生地無關。」波恩大學的帕維爾·克勞帕教授這樣說道。「恆星產生的過程似乎是普遍相似的。」
大、最熱、質量最大的恆星群可能位於大麥哲倫雲內部恆星形成區域。(NASA)
然而,最新發現的這四顆超明亮、超大質量的R136恆星似乎是這樣廣泛接受的質量極限準則的特例。
伯恩大學的研究小組成員包括首席研究員Sambaran Banerjee博士和Seungkyung Oh,他們對類似R136恆星群的恆星交互活動進行建模,他們利用電腦模擬再現真實的恆星群,創造了一個擁有17萬恆星緊密接觸的恆星群。
最初Seungkyung保證所有恆星都是正常質量,且按照預計的方式分布。為了計算基本的系統是如何隨著時間平穩變化的,這個模型必須解決51萬個方程。由於核反應、每顆恆星時放的能量、恆星間碰撞時產生的影響,整個模擬過程非常複雜。
這種高度密集的恆星間計算被稱為「直接數值模擬」(direct N-body simulations’),它是對恆星群建模最可靠最精確的方式。
在宇宙何處?RMC 136a恆星群的星系地圖,其中有些恆星質量是太陽的300倍,體積是目前恆星質量上限的2倍。(NASA)
「一旦這些計算完成,它將迅速揭開這些超大質量恆星的神秘面紗。」Sambaran補充說道,「在恆星群早期它們就已經出現了。在緊密的雙星系統中有如此多大質量的恆星,它們本身緊密相連,會發生頻繁的隨機接觸,有的會導致碰撞兩顆恆星合併成質量更大的天體。這樣產生的恆星很可能迅速形成R136中觀測到的那些超大質量恆星。」
「想像一下兩個笨重的恆星互相緊密環繞運行,但由於臨近恆星的引力作用導致兩者被分開,如果兩者最初的環繞軌道被拉伸到足夠遠,當它們經過彼此時會彼此碰撞從而形成單一的超大質量恆星。」Sambaran解釋道。
「儘管兩顆大質量恆星碰撞涉及的物理學原理非常複雜,我們仍堅信這解釋了觀測到的這些超大質量恆星是如何形成。從恆星碰撞的理論解釋,相對容易的多。畢竟恆星形成的普遍相似性這一理論還是主流理論。」
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