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原标题:科学网—神秘古老恒星通过“吸血”与碰撞永葆

浏览次数:81 时间:2019-10-17

神秘古老恒星通过“吸血”与碰撞永葆年轻

恒星吸收邻星物质或与之相撞保持“青春”

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“吸血”和碰撞是球状星团中蓝离散星永葆青春的两种机制。

这幅照片由欧洲南方天文台位于智利的拉希拉天文台的MPG/ESO2.2米口径望远镜拍摄,展示了处在中年的银河系球状星团NGC 6388。与所有球状星团一样,NGC 6388也拥有非常悠久的历史,球状星团的年代通常超过100亿年。科学家对NGC 6388内的明亮蓝星的分布进行研究后发现,这个星团以比较适中的速度走向衰老,其质量最大的恒星正向中央移动。一项利用欧洲南方天文台所获数据进行的新研究发现,相同年龄的球状星团内部蓝离散星的分布存在巨大差异,说明这种星团的衰老速度存在巨大差异。

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北京时间12月28日消息,据美国物理学家组织网报道,一些人即使步入老年也拥有看似年轻的身体,也有一些人50岁不到就已显出老态。我们知道一个人的衰老速度不仅取决于实际年龄,同时也与生活方式有关。根据借助欧洲南方天文台位于智利的拉希拉天文台的MPG/ESO2.2米口径望远镜以及美国宇航局和欧洲航天局的哈勃太空望远镜进行的一项新研究,星团也存在类似现象,一些年代久远的星团外表看起来很年轻。

“哈勃”太空望远镜所拍下的“梅西叶30”球状星团照片。

球状星团是大量恒星形成的一个球状集合,彼此通过引力紧密“捆绑”在一起。这种星团内存在早期宇宙的残骸,年龄通常在120亿到130亿年之间——孕育宇宙的大爆炸发生在137亿年前。银河系共有大约150个球状星团,内有很多银河系最古老的恒星。根据MPG/ESO2.2米口径望远镜以及宇航局和欧洲航天局的哈勃望远镜获取的观测数据,天文学家发现球状星团内的恒星虽然非常古老——形成于宇宙初期——但一些球状星团的心脏仍非常年轻。研究发现在12月20日出版的《自然》杂志上。

据美国太空网报道,意大利科学家的最新研究发现,一些神秘的古老恒星正在通过两种方式让自己一直保持年轻,年轻程度甚至有些不可思议。其中,一些恒星甚至像吸血鬼一样吸收相邻恒星的能量,而另外一些恒星则通过宇宙碰撞使自己返老还童。

研究小组负责人、意大利博洛尼亚大学的弗朗西斯-费拉罗表示:“虽然球状星团均形成于数十亿年前,但衰老速度存在很大差异,一些衰老速度较慢或者较快。通过研究球状星团内一种蓝星的分布,我们发现一些球状星团的衰老速度更快。我们研发了一种方式,测量它们的衰老速度。”

据科学家介绍,这些神秘的恒星位于一个球状星团中。在该球状星团中,存在一大群密集的古老而奇怪的恒星。这个球状星团被命名为“梅西叶30”(Messier 30)星团,是一个古老的恒星结,位于银河系范围之内,距离地球大约有2万8千光年。据估测,该球状星团早在宇宙形成初期就已出现,距今大约130亿年。

星团在相对较短的时间内形成,这也就意味着星团内的恒星年龄大致相同。由于明亮的大质量恒星燃烧速度较快加之球状星团的年代非常悠久,可能只有低质量恒星仍在发光。然而,事情并非如此。在确定情况下,球状星团内的恒星会上演第二春,获得额外燃料,大幅提高亮度。这种现象只有恒星吸收邻居物质或者发生相撞情况下才会出现。重新焕发生机的恒星被称之为“蓝离散星”,质量大和亮度高是它们的主要特征。

在“梅西叶30”星团中,大多数恒星都可以看得出年龄。它们不断膨胀并形成红巨星,并可能很快结束生命,这是古老恒星老化的明显迹象。但是,在“梅西叶30”星团中还有一些奇怪的恒星,它们被称为“蓝离散星”。这些所谓的“蓝离散星”看起来仍然保持年轻,与正当年的炽热恒星的特点非常相近。

随着球状星团走向衰老,大质量恒星开始朝着星团中央移动,这种过程与沉降类似。拥有较大质量的蓝离散星更容易出现“沉降”。由于亮度高,科学家很容易对其进行观测。为了进一步了解球状星团的衰老过程,研究小组对21个球状星团内的蓝离散星分布进行了测绘以及其他观测。哈勃望远镜对其中20个星团的拥挤中央进行了高分辨率成像,地面望远镜则负责对恒星密集度较低的外部区域进行成像。

意大利博洛尼亚大学科学家弗朗西斯科-费拉罗介绍说,“它们看起来就像是混在养老院老人堆中的一群孩子。这一奇怪的现象令人惊讶,人们会很自然地想知道是什么原因造成这种现象的。”

通过对观测数据进行分析,研究小组发现一些球状星团看上去很年轻,蓝离散星分布广泛;更多球状星团显出老态,蓝离散星集中在中部;还有一些星团正处在老化阶段,距离核心最近的恒星开始朝中央移动。博洛尼亚大学的芭芭拉-兰佐尼表示:“虽然这些星团差不多在同一时期形成,但演化速度却存在巨大差异。具体到快速衰老的球状星团身上,我们认为沉降过层可能在几亿年内完成,而那些衰老速度最慢的球状星团可能需要数倍于当前宇宙年龄的时间才能完成这一过程。”

近50年来,科学家们虽然都知道蓝离散星的存在,但是对于它们一直保持年轻的现象感到迷惑不解。费拉罗等科学家通过美国宇航局的“哈勃”太空望远镜对这些蓝离散星进行了深入观测,他们发现了两种不同的蓝离散星。针对其中一种恒星永葆青春的“吸血”机制,费拉罗提出了一种“吸血”理论,用来解释这一奇怪的现象。

随着质量最大的恒星沉降到中央,球状星团最终发生核心塌陷,星团中央的恒星密集度达到极端程度。科学家对导致核心塌陷的过程已经有了相当了解,主要因素包括恒星的数量、密集度和移动速度。不过,整个过程的速度仍是一个未知数。这项研究提供了第一个证据,证明不同球状星团如何快速走向衰老。

“吸血”理论可以这样理解,两颗恒星以一种紧密的结构互相环绕对方运行,其中质量较轻的那颗恒星会从质量较大的同伴体内吸取新鲜的氢物质,就好象吸血鬼从活人体内吸取血液一样。新鲜的氢物质燃烧会导致质量较轻恒星更加炽热,发出更蓝的光芒。这种光芒通常也代表着恒星的炽热程度。

物理学家组织网相关报道

除了“吸血”机制外,蓝离散星还存在着另外一种永葆青春的手段,这种手段就是宇宙碰撞。费拉罗提出的最新理论认为,两颗恒星通过正面碰撞从而混合两者的核燃料,再次点燃宇宙生命之火。

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欧洲航天局科学家吉亚科莫-贝卡里也是费拉罗研究团队成员之一。贝卡里介绍说,“我们发现,通过碰撞形成的蓝离散星与通过吸血而产生的蓝离散星稍微有些不同。这一发现直接证明了这两种方式都是可行的,而且是在球状星团中同时存在的。”这一研究成果的详细内容发表于12月24日出版的《自然》杂志上。

此外,科学家还发现,越靠近球状星团中心的位置,那里的蓝离散星聚集得越多,而其他恒星则是广泛分布于整个球状星团之中。对此,费拉罗解释说,“这一现象表明蓝离散星比球状星团中其他恒星的平均质量要大,质量越大的恒星越容易向星团的深处沉没。”

事实上,“梅西叶30”球状星团的中心区域是非常拥挤的,因此在这个区域两颗恒星之间的配对和碰撞现象就很容易发生。所以,在中心区域会出现越来越多的大质量蓝离散星,它们都是通过“吸血”和碰撞产生的的结果。

科学家根据最新理论,描述了这些现象的发生场景。大约20亿年前,“梅西叶30”球状星团内核崩塌,将大量恒星投向星团中心区域。因此,碰撞现象频发,碰撞越多,新产生的蓝离散星也就越多。同理,恒星越多,星团显得越拥挤,两两配对现象也就越容易,这就为“吸血”现象的发生奠定了基础。

研究团队成员、博洛尼亚大学科学家巴拉巴拉-兰佐尼介绍说,“在银河系的所有星团中,大约有10%左右的星团曾经出现过内核崩塌现象。这是人类首次发现星团内核崩塌对恒星群体造成的这种奇怪的影响。”

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