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恒星為何會抱團?科學家向分子云找答案
發布時間:2018-11-22   文章來源 : 科技日報   字號:
 

  人類愛抱團,恒星也不例外。
  
  茫茫銀河系,恒星往往成群結隊分布在某一塊較大區域。這些恒星距離較近,靠引力彼此相互束縛在一起,我們稱之為“星團”。據了解,人類肉眼可見的星團包括昴星團、畢星團和蜂巢星團。
  
  近日,《皇家天文學會月刊》發表了一項研究,研究者使用平流層紅外天文觀測臺(SOFIA)發現,星團是由巨大分子云碰撞而成。他們認為,磁場、分子云中的湍流對星團的形成產生影響,甚至可能起主導作用。
  
  恒星誕生之初就已成團
  
  按形態和成員星的數量等特征,星團分為疏散星團和球狀星團。球狀星團是由古老的恒星組成的緊密星群,恒星數目最多可達數百萬顆。而疏散星團通常包含幾千顆恒星,它們的聚集方式相對松散。
  
  “星團中各個成員星之間的距離比較近,但仍然以光年計算。”中科院國家天文臺研究員馬駿告訴科技日報記者,成員星之間的空間密度遠遠高于周圍的場星。
  
  無論球狀星團還是疏散星團的形成都與分子云有關。據麥克米倫百科全書解釋,分子云是星際物質中低溫稠密物質所構成的巨大星云。主要成分是分子氫,并有極少量的其他分子和塵埃。典型的分子云直徑達130光年,質量相當于太陽質量的50萬倍,絕對溫度10—20K(零下260℃—零下250℃)。而銀河系內約有數千個分子云存在。
  
  分子云的分布并不是均勻的,有些地方密度大,有些地方密度小。“就像各個城市的人口密度存在差異一樣。”馬駿說,恒星都誕生于分子云中。
  
  他解釋道,分子云中密度大的地方會吸引周圍更多物質變成密度更大的云核。當云核的密度足夠大時,它便可能開始塌縮,造成中央的溫度不斷升高。溫度足夠高時會點燃分子云中的氫氣,從而生成氦氣,發出光和熱。于是,宇宙中就誕生了一顆發光的恒星。“在這個過程中,一起誕生的恒星就形成星團。”
  
  也有研究人員分析了分子云周圍電離碳的分布和運動情況。有跡象顯示,兩種不同的分子氣體以超過2萬英里/小時的速度相互碰撞。而分子、電離氣體的分布和速度與模擬的云碰撞一致,據此研究人員稱,可能是分子云碰撞過程產生的沖擊波使氣體壓縮形成星團。
  
  瑞典哥德堡查爾姆斯理工大學教授、弗吉尼亞大學教授喬納森·坦(Jonathan Tan)說:“下一步是使用SOFIA觀察大量形成星團的分子云,只有這樣,才能理解常見的云碰撞如何促使星系中的恒星誕生。”
  
  星團成因仍是謎
  
  “小分子云形成小星團,大分子云形成大星團。一般來說,小星團不會演變成大星團,但是宇宙演化很復雜,不排除特殊情況。”馬駿說。
  
  以球狀星團為例,它是比較大的分子云聚集、恒星形成率較高時的產物,其可能形成于早期星爆時期或后來的星系并合過程。其自身內部或受其宿主星系支配導致的恒星演化、動力學演化,都將引起球狀星團在質量、大小、數目、空間位置、金屬豐度和顏色等分布上發生變化。由于受到巨大分子云的引力影響,疏散星團也會隨著時間推移而被破壞。
  
  此外,星系的并合時常發生,它會使大量氣體聚集,觸發形成新的星團,也會改變星團演化的環境,導致星團的瓦解。
  
  正是由于星團所處宇宙環境十分復雜,現階段,天文學家關于星團的形成和演化仍在研究階段,特別是星團中的多星族成分的存在,給星團的研究帶來很大的挑戰。“有些觀測與理論解釋相符,有些并不符合。所以對星團的形成和演化仍有很多不同的理論解釋。”馬駿表示。
  
  喬納森·坦說:“很難在觀測上對恒星形成模型進行評估,但通過SOFIA獲得的數據可以真正測試模擬。”SOFIA的觀測幫助科學家邁出了重要的一步,這些數據提供了有利于碰撞模型的關鍵證據。
  
  星團產生的確切機制還沒有達成科學共識,解開星團誕生之謎的努力意義深遠。“所有恒星基本上都是抱團出生的。即便看似孤立的場星也是由于星團被所誕生星系中的潮汐力瓦解形成的。”馬駿多次強調,星團是宇宙的成分,研究其形成及演化對了解整個宇宙的形成和演化有非常重要的作用。

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