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宇宙发现首批高速旋转恒星 时速超百万英里(图)

http://www.kexue.com 2011-04-29 13:49:59 新浪科技  发表评论


这是一幅计算机模拟图像,显示宇宙中最早一批恒星的超高速自转

  科学家日前宣称,宇宙中首批出现的恒星可能出于极高速旋转状态,赤道上每小时线速度超过100万英里。

  根据一项最新的研究,这种被科学家们称为“旋星”(spinstars)的恒星出现于137亿年前大爆炸后不久,属于宇宙中最早的一批恒星体。它们的质量可能非常巨大,可以达到太阳质量的8倍甚至更高。由于其巨大的质量,它们迅速耗尽燃料然后消亡,其年龄一般只有3000万年左右。这批恒星内部的核聚变反应也为新生的宇宙提供了首批比氦更重的元素。

  这项对于旋星的研究,基于对一个年龄已有120亿年的古老球状星团NGC 6522的研究。这个星团是我们银河系中已知最古老的球状星团,它可能目睹了宇宙中第一批重元素的诞生。然而对这一星团进行的光谱分析却得到了让人困惑的结果。

  德国波茨坦莱布尼茨天体物理研究所的天体物理学家克里斯蒂娜·齐亚宾尼(Cristina Chiappini)和同事们对欧洲南方天文台甚大望远镜(VLT)收集的数据进行了细致分析。结果发现在NGC 6522中有8颗古老恒星中有两种稀土元素:锶和钇的含量高的不同寻常。

  快速自旋的恒星

  研究人员们认为,如果假设这些恒星正处于超高速的自转状态,那么就可以解释这种元素含量的异常。根据计算,科学家们认为这些恒星赤道附近的自转线速度高达每小时180万公里。相比之下,太阳的赤道自转线速度约为每小时7200公里。根据美国巴尔的摩空间望远镜科学研究所天文学家杰森·图姆琳森(Jason Tumlinson)的说法,我们银河系中那些大质量恒星的平均自转线速度约为每小时36万公里。

  在这种极高速的自转状态下,恒星表面内外层原本不可能混合的气体会发生重叠混合。接下来导致的一系列连锁核反应将会生成放射性氖。这种放射性元素会在衰变过程中释放出中子,这些中子轰击铁和其他重元素原子,从而生成锶和钇。

  在这些旋星最终消亡之后,它们产生的物质成了新一代恒星诞生的原始材料,并最终形成了NGC 6522中那些相对较年轻的恒星。

  这项研究显示旋星可能对改变早期宇宙的面貌产生过深远的影响。打个比方,它们不同寻常的高速自转将会导致重元素的合成和向太空中的抛射散播。这一切的发生,由于其高速自转,都会比人们原先设想的要早。这种高速自转也导致恒星释放的伽马射线暴高于预期,这是宇宙中已知最剧烈的爆发现象之一。

  正是这一切原因,导致旋星可能看起来要比一般慢速旋转的恒星更亮。这可能有助于揭示神秘的“宇宙再电离”现象。在大爆炸发生后,随着温度逐渐降低,宇宙中的质子和电子合成氢原子。但研究发现在大爆炸后大约4亿~9亿年间,氢原子突然又一次出现大规模的电离现象。

  研究人员指出,旋星在演化过程中也会和普通恒星一样,通过星风的方式损失质量。这可以解释为何在早期宇宙中找不到存在大质量恒星的证据。

  目前,科学家们正在继续寻找更多有关旋星的证据。图姆琳森表示:“我们已经申请了更多甚大望远镜的使用时间,以便对球状星团NGC 6522进行更多的观测。”

  有关这一研究的论文已经发表于4月28日出版的《自然》杂志。(晨风)

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