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恒星形成过程如同胎盘孕育婴儿(图)


http://www.sina.com.cn 2006年08月24日 23:41 扬子晚报
科技时代_恒星形成过程如同胎盘孕育婴儿(图)
对一个正在形成的恒星系统的想象图
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  遥远星空中那些看似恒定的星辰究竟是怎样形成的?千百年来人类一直在探寻着这个答案。昨天,南京紫金山天文台科学家宣布,由该台江治波、杨戟两位研究员和日本、英国的天文学家组成的研究小组获得了猎户座的一个大质量原恒星天体的高清晰度近红外线偏振光的图像,通过对这些图像的分析发现,在这个大质量原恒星的周围存在着拱星盘。该发现为了解大质量恒星的形成提供了直接的观测证据。今天出版的英国《自然》杂志发表了这一成果。据悉,这是建国以来,继1982年和1993年之后,中国天文学家第三次在此发表论著。

  原有大质量恒星形成理论缺证据

  紫金山天文台“分子云与恒星形成”创新团组首席研究员王池江告诉记者,天文界根据恒星质量的大小,通常把小于太阳质量3倍的恒星称作小质量恒星,把介于太阳质量38倍的恒星称作中质量恒星,而把大于8倍太阳质量的恒星称作大质量恒星。其中对大质量恒星的研究一直是国际天文学界的关注热点。

  目前天文学家们比较认可的说法是,大质量恒星形成于星云中。现代天文学对大质量恒星形成的机制存在两种主要的理论猜测。一种理论认为大质量星是通过小质量星的并合而形成;另一种理论相信是通过最初的引力塌缩与后随的质量吸积而形成的。引力塌缩与吸积理论预言存在一个中心星、双极外流、拱星盘及包层共存的系统;而并合理论则不认为存在这样的系统。因此,通过天文观测来确认大质量星周围的盘系统的存在与否,成为判别这两种理论正确与否的一个关键因素。但到目前为止,这两种理论都缺乏相关的观测证据,原因是大质量星非常稀少,而且通常距离太阳系很远,加上年轻大质量星本身的亮度很高,即使拱星盘存在,相对来说也很暗弱而无法直接观测到。因此,过去一直很难清晰地观测这类天体。

  形成过程如胎盘孕育婴儿

  紫金山天文台江治波研究员是该研究成果的第一作者。由他和紫金山天文台杨戟研究员,以及日本国立天文台、英国赫特福德郡大学的科学家组成的研究小组,选择的是猎户座一颗大质量原恒星天体,它距离地球最近,被天文界认为是大质量原恒星的原样本,是天空中最亮的近红外天体,江治波称其距地球有1500光年。为了探究该天体的周边结构,他们利用国际先进的大型望远镜SUBARU以及相关设备星冕仪获得了该天体的高清晰度近红外偏振照片,发现该天体的偏振图像呈现一个蝴蝶状结构,从而发现围绕该天体的一个盘系统。

  通过对获得图像的分析,江治波向记者描述说,目前这个星球体在整个盘的中心,周围是气体和1%的尘埃,形成蝴蝶状。尽管中心的星球体亮度非常高,但深埋在气体和尘埃中,肉眼看不到。在引力作用下,整个盘一直围绕着星球体不停地旋转,这时,那些速度较慢的气体和尘埃不断地掉落,集中在中心的星球体上,于是星球体的体积和质量就会慢慢长大。如果把这个大质量恒星形成的过程比作一个婴儿在母体中孕育的话,那么周围的气体和尘埃就是婴儿的胎盘,这个胎盘不断地提供给婴儿养料,帮助其长大。因此说这颗星球体还处于大质量恒星的生成过程中,估计已生长了10万年,而质量估计至少有7个太阳的质量,最多也不超过11个太阳质量,目前能够观测到的大质量恒星约有100个太阳质量,所以放在整个星际中看,这个星体还不过是在“婴儿的胚胎阶段”。严格来说还不是一颗真正意义上的恒星。不过它内部已经能够进行热核反应了,只是能量还比较小。

  有助人类追寻地外生命

  据猜测,根据目前的速度,这颗恒星要从星云中脱胎而出,还需要10万年的时间。江治波说,在这个过程中,蝴蝶状的星云盘也就是气体和尘埃也在不断地变薄,质量也在逐步减小。在恒星基本形成以后,这个拱星盘也基本上探测不到了,它一部分在旋转过程中受引力作用掉落在星球体上;一部分被也在旋转的中心星球体的星风吹散吹跑;还有一部分会形成行星系统。总之,贡献做完后,蝴蝶状的拱星盘就烟消云散了。

  那么,发现这个拱星盘是不是就解决了大质量恒星的形成过程呢?江治波说,在大质量恒星的周围发现拱星盘应该是理解大质量星形成的重大进展,但并不能因此说完全揭开了大质量恒星的形成“秘密”。而要完全解决大质量恒星的身世来源,还需要找到更大质量的恒星年轻星盘,发现更多观测证据。他还表示,目前的发现对于研究太阳系的早期起源很有借鉴意义,进一步说,对于人类追寻地外生命也提供了间接的帮助。本报记者 于英杰

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