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 科学专题:绫绡曼舞 演绎恒星诞生[图]


http://www.sciencehuman.com   科学人  网站 2005-11-21

  

科学专题:绫绡曼舞 演绎恒星诞生

星云碰撞诞生恒星过程解析图示

    这是一张伟大而令人激动万分的宇宙图像,它完全证实了我们预期的“恒星诞生就是由星云相互碰撞叠合演变而来”的理论。这张图像,意味着人类完全揭开了恒星诞生的秘境。同时,我们对法国科学家们在天文观测方面的艰辛工作成果表示由衷的敬意。绫绡曼舞,演绎恒星诞生,应当说这是本世纪初最伟大的天文观测成就。

    很显然,这恰恰是两大宇宙暗星云团正在进行相互碰撞的状态发生图像。如上面解析图中标示所示:右侧的星云向左沿箭头水平方向运动,而左侧的星云沿箭头斜向下方向运动,两大星云交汇相碰撞于O区域。正是这种交汇碰撞,便在O区域启动并开始了恒星系统的诞生和演化。目前,两星云碰撞合并还仅仅是开始,也看不出多么地激烈,但我们认为,随着两星云发生“非弹性碰撞”而致使各种基本粒子在O区域浓集,O区域内形形色色热核反应必定会越来越剧烈,O区域所发光谱也必定会越来越复杂,该区域更会变得越来越明亮。我们庆幸人类在本世纪初就找到了一个可持续观测的恒星系统诞生和演变之壮丽的宇宙窗口。

    不仅如此,我们还看到了在O区域下方有淡淡的“云气”,这恰恰是左侧星云在同右侧星云相撞之前,其向下运动中未能交汇的部分。

    同时,我们还发现在右侧星云的L区域附近(如上解析图所示)也有一大片散状“云气”,这是来自左侧零散状星云左上部K区域的一部分同右侧星云上端的一部分在L区域内发生了碰撞。但是,由于星云很稀薄,加之发生持续碰撞的潜力十分有限,故而在L区域虽有亮点,但外发光亮度不及O区域强烈。不过,倘如K区域“云团”愈来愈靠近L区域,那么再次在L区域发生碰撞也是可能的。这样的情况下,就有可能出现双子星类型的恒星系统结构。一个恒星在O区域诞生,一个恒星将在L区域诞生,而且,由于星云密度分布的差别明显存在,O区域的恒星必定会较L区域的恒星巨大。

    如果在L区域不会再次发生碰撞,而是左侧的星云和右侧的星云都碰撞汇集于O区域,那么,在完全汇集合并后星云质量足够大的情况下,就会在O区域发育出一个巨大的恒星系统。从两星云分布和运动态势来看,形成一个恒星系统的可能性最大。当然,如果质量不够形成一个恒星的量级,该合并星云最终还是会以较大型复杂星云团形式在宇宙中漂移。

    这两种状态到底以何种面目出现,完全取决于两星云相互运动的速度。如果右侧星云向左侧的运动速度足够大,那么可能他们没有机会使得K区域“云气”和L区域“云气”交汇。反之,就很可能形成双子星型恒星系统。

    很明显,两星云碰撞前都是窄条形状,尽管还有些曲线的美,但它们之间的碰撞决不可能如两大团形星云碰撞那样立即进入猛烈阶段。所以,在O区域的光亮总是会伴随着越来越多的粒子汇集而逐渐增加亮度。这种现象也是非常奇妙的。很可能由小型星云聚合成大型星云就是这样的情形。那些小型星云在宇宙中多数情况下都应该是以条形状态漂移。

    两星云碰撞什么会在O区域汇集起来呢?因为相似能量的等离子体总是易于集团化运动,原因是这种集团中的等离子各个单体粒子总是相互制约并互为存在;当两星云发生碰撞时,由于发生热核聚变,碰撞区域内原有的等离子数量因为核聚合大大减少了,部分空间得到释放,那些附近依然以原有能量运动的等离子就会补充到发生粒子聚合后释放的空间中,从而参与到热核聚变活动中来;这样,层层相互干扰,整个碰撞区域就会出现叠合现象,最终出现恒星系统。电磁相互作用在恒星诞生和演变过程始终发挥着决定性的作用。我们现今对稀薄等离子体的运动属性研究得还很不够,但从我们的理论推导,可能存在稀薄到一定程度的等离子云团其结构是非常稳定的。

    我们希望全世界有能力观测到此宇宙图像的科学家们不要放弃这一千载难逢的观测良机,正宜大显身手,将观测仪器对准这一区域持续进行观测和纪录。我们认为,在O区域可能会发生跳跃性的大爆发现象,也就是说该区域可能存在突发性剧烈的光闪现象,光谱也会变得越来越多样和复杂化,很可能会出现强烈的X射线和γ射线爆发性辐射,完全可能在O区域不断增加光亮的背景下出现光亮突然增大现象。

    更为重要的是,我们可以通过两星云的碰撞过程,观察并计算出它们的飘移速度和最为精确的运动轨迹。毋庸置疑,这将为我们确认其他宇宙现象非常具有划时代意义。

    附带说一句,这一宇宙图像近期刊登在新一期《天文学及天体物理学》杂志上,但我们认为,发布该图像的法国天文学研究小组所做的“这正是有关大质量恒星触发诞生的‘聚集-坍缩’模型在实际中最直接的证据”之解释是需要修正的。事实上,这是典型的“星云碰撞聚合”诞生并演变恒星的实例。

    我们相信,与此方面的讨论和研究将会伴随着该合并星云的演变一道进行,谁的解释最准确,曲终人散,就看这来自宇宙舞台的表演吧。一切定会有最终结论。

    [Anbaoe Lee]

 

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图为斯皮策太空望远镜拍摄的银河系编号“RCW 79”HII区的中波段红外线图像。

  在浩瀚的宇宙中,有这样一些异常奇特的区域,那里有非常适宜的环境条件,能促使众多质量奇大的巨型恒星天体孕育形成。对于这些被戏称为“恒星托儿所”的特殊区域,科学家们经过长期的研究发现,是那里大量存在的气态氢、宇宙尘埃以及一定规模的热量和重力因素等,组成了创建新生恒星的物质“配方”,共同孕育了这些大块头的恒星天体。

  但是,究竟是一个什么样的触发事件,使得这些大质量的巨型恒星在一时之间突然诞生出来的呢?这个困扰科学家的难解之谜,在天文学领域一直没有一个广泛认可的解释。近日,来自法国科学家的一项最新研究成果,似乎为解开这一难题带来了一线曙光。

  大质量恒星诞生的触发机制

  在天文学领域内关于触发巨型恒星诞生的理论解释,目前存在若干种不同的版本。一种理论认为,宇宙中的巨型大质量恒星是由先期出现的小质量恒星借自身重力作用,通过吸收周边物质,最终逐步聚集而成;而另一种解释则认为巨型恒星是由两个稍小些的“原恒星”合并而成的。除此之外,还有一种比较著名的“聚集-坍缩”恒星诞生模型,这种理论认为新生的大质量恒星,就是在其前一辈大质量恒星的影响之下,最终形成的第二代恒星体。

  近日,一个来自法国的天文学研究小组发表了一组最新的观测图片,在这些经过严格观测精心分析的图片中,研究人员认为有足够完备详细的证据可以证明,有关巨型恒星的“聚集-坍缩”诞生模型在实际中是确切存在的。同时,这些来自法国马赛天体物理实验室的科学家们也表示,并不排除其它几种恒星诞生触发理论同时存在的可能性。

  “聚集-坍缩”模型和“HII区”

  对于触发大质量恒星诞生的“聚集-坍缩”模型,天文学家是这样描述的:当宇宙中一颗恒星的质量达到太阳质量的8倍时,这颗恒星便开始以高能紫外光量子的形式大规模向外界辐射能量,由此引发的一系列事件便直接触发了巨型恒星的最终诞生。其中,向外辐射的高能紫外光量子与周边区域内的气体分子发生反应,导致恒星周围出现氢气电离区。天文学家认为,如果在宇宙某一区域内一旦有上述现象发生,该区域便有望最终成为众多巨型新生恒星的诞生地,这一区域在天文学上被命名为“HII区”。

  “HII区”内的电离气体温度极高,不断向外膨胀扩张,同时也由于膨胀范围的扩大,外围区域被逐步冷却下来。伴随着高温电离层的扩张膨胀过程,大量的气体和尘埃物质逐步“聚集”在电离气体层的最外围。在此后引力不稳定性的影响之下,这些气体尘埃物质破裂并各自聚拢,其中强大的万有引力作用使得物质“坍缩”发生,并最终塌陷聚拢形成一个个质量巨大的第二代新生恒星体。此前有很多科学家都赞成这种所谓的“聚集-坍缩”模型理论,但是一直没有足够的证据予以证明。

  银河系RCW 79区的“造星”运动

  此次法国天文学研究小组发表的图片集,正是银河系内一个距离地球大约一万四千光年,编号为RCW79的HII“造星”区。图像中完整的给出了一幅新生恒星孕育诞生的景象,图中清晰的描述向人们展示着宇宙中“造星”过程每个环节的真实情形。

  在这套最新发表的图片集中,外围巨型的橙色星云显示出围绕在RCW79氢电离层(HII区)外部的尘埃物质外壳;蓝色图像显示出充斥在整个区域内部被电离的氢气体;而外围黄色区域正是由冷却尘埃聚集浓缩而成的物质外壳。随后,当科学家使用斯皮策太空望远镜进行中红外波段进行观测时,研究人员发现了众多由这些浓缩物质新近形成的第二代大质量新生恒星的踪影。

天文学家发现巨型恒星诞生触发机制(组图)
图为银河系内编号“RCW 79”的HII区。图中蓝色代表被电离氢元素;橙色代表外部的尘埃物质外壳;黄色则代表浓缩聚集的冷却尘埃物质,第二代新生恒星便孕育在这一物质浓缩区内。

  令科学家感到有些意外的是,就在这些新近诞生的第二代恒星中,有一颗进化成熟的大质量恒星,已经开始自身的紫外光量子辐射活动,在这颗新生恒星周围已经成功促生出一个小型的属于它自己的HII氢电离区来。

  基于对这些天体结构之间在相互位置和自身形态上的关联分析,研究小组最后认定,这正是有关大质量恒星触发诞生的“聚集-坍缩”模型在实际中最直接的证据。据悉,此项研究已撰文刊登在近期出版的《天文学及天体物理学》杂志上。(Sabrina)

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