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天文新发现:大质量恒星挑战恒星形成理论

2018年06月14日 17:40  PDF版 分享到微信

文:萧路 来源:

图:星暴想象图。Credit: M. Kornmesser/ESO

星暴星系是一种在产生速率远高于一般星系的一类星系。通常这是由于星系遭遇的巨变,尤其是星系对撞等剧烈现象导致的(https://www.zhengjian.org/node/244661)。一般理论认为,由于这种巨变而造成大量恒星爆发性产生,会在很短时间内把星际气体消耗殆尽。之后星系就因为难以产生新恒星而迅速衰老。

通过观测星暴星系,科学家可以探索恒星形成的过程。目前理论认为,恒星在诞生时的一般不超过150个太阳质量。而且超过8个太阳质量的大质量恒星的是很低的。然而,最近的一项新研究颠覆了这种观点。

由英国爱丁堡大学的张智昱博士率领的研究小组在2018年6月4日的《自然》杂志发表论文,公布了对星暴星系的最新观测结果。他们使用阿卡塔玛大型射电望远镜阵(ALMA)观测了遥远宇宙中4个星暴星系的碳元素和氧元素的谱线。因为氧元素同位素一般多来自大质量恒星,而碳元素的同位素则来自于一般恒星,所以这项全新技术可以通过测量两种同位素的比例来估计大质量恒星的比例。结果发现,两种同位素的比例比一般星系要高出十倍左右。这说明星暴星系中的大质量恒星比例非常高。

有趣的是,在2018年1月5日的《科学》杂志上,由英国牛津大学的Fabian Schneider博士率领的研究小组利用超大望远镜(Very Large Telescope)观测大麦哲伦星云(Large Magellanic Clouds)的一个恒星产生区域也得到了类似的结果。这说明在较近的大麦哲伦星云和遥远宇宙中的星暴星系有类似的恒星形成规律,且大质量恒星比例很高。同时,观测结果表明,大质量恒星在诞生时质量可高达300太阳质量,远超理论预计的最多150太阳质量。这些新观测结果对现有恒星形成理论发起了重大挑战。

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