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银河系最古老恒星揭示宇宙早期形成历史(图)

2011年11月17日09:11
来源:搜狐科学
银河系类似于图中的草帽星系NGC4594--一个光盘形状的螺旋星系,含有约2000亿颗恒星。在银河平面的上方和下方有一个光环,其中包括数十亿年前形成的古老恒星。一般认为,这些古老恒星含有较少的金、铂和铀等重元素,但最新研究表明,宇宙形成早期,巨型恒星爆炸喷射到太空中的重元素形成了富含重元素的新恒星
银河系类似于图中的草帽星系NGC4594--一个光盘形状的螺旋星系,含有约2000亿颗恒星。在银河平面的上方和下方有一个光环,其中包括数十亿年前形成的古老恒星。一般认为,这些古老恒星含有较少的金、铂和铀等重元素,但最新研究表明,宇宙形成早期,巨型恒星爆炸喷射到太空中的重元素形成了富含重元素的新恒星

  【搜狐科学消息】据国外媒体报道,丹麦天体物理学家通过对我们银河系中最古老的“恒星化石”进行长达数年的观测研究,最近获得重大发现,宇宙早期的超新星爆发使恒星一代比一代含有的重元素多,从而揭示了宇宙早期形成历史。

  我们的银河系最古老的恒星中,有些被称为“恒星化石”,因为它们含有异常大量的金、铂和铀等重元素。虽然它们常见于较年轻的恒星群中,但如此大量的古老恒星来自哪里一直是个谜。丹麦哥本哈根大学的尼尔斯-波耳研究所(Niels Bohr Institute)的研究人员已经花费好几年时间研究这些古老的恒星,他们利用欧洲南方天文台巨型望远镜跟踪这些重元素的起源,最近的观察结果解释了这些重金属在宇宙早期是怎样形成的。他们的研究成果发表于最新出版的《天体物理学快报》(The Astrophysical Journal Letters)杂志上。

  研究表明,宇宙大爆炸后不久,宇宙主要由神秘的暗物质、氢和氦组成。由于其自身的重力,暗物质和气体成群分布,它们形成了最早的恒星。在这些恒星灼热的内部,氢和氦熔化在一起,首次形成较重的元素,如碳、氮和氧。不久以后(几亿年),目前已知的恒星重元素全部形成。然而,这些早期恒星只包含今天看到的太阳中含有的重元素的千分之一。研究人员解释称,因为每次大质量恒星在剧烈的爆炸中燃烧和消亡,这种爆炸就是超新星爆发,它会释放气体云和新形成的元素到太空中,这些气体云会收缩,最后崩溃,并形成新的恒星。这样,新一代的恒星含有的重元素就会变得比较丰富。因此,当我们发现早期宇宙的古老恒星含有相对丰富的重元素就会感到奇怪。但是,它们确实存在于我们的银河系中。该研究小组的负责人、尼尔斯-玻尔研究所的天体物理学家特瑞斯•汉森(Terese Hansen)解释说:“在银河系外部也有古老的“恒星化石”,它们起源于我们银河系的童年时期,这些年老恒星处于星系的光环上方和平盘下方。但所占的比例比较小,约为1-2%的原始恒星含有比较多的铁等最重的元素和其它重元素。”

  该研究小组利用欧洲南方天文台的巨型望远镜研究这些古老的恒星已有几年时间。为了了解重元素的起源,他们利用北欧光学望远镜跟踪这些“异常”的恒星长达四年之久。特瑞斯•汉森与尼尔斯-玻尔研究所和美国密歇根州立大学的研究人员一起计算恒星运行速度,她解释说:“经过几年艰苦的观测工作,我突然意识到三颗恒星绕明确的轨道运行,而其它恒星的运行方向显得很杂乱,这是一条重要的线索,可以解释什么样的机制创造了恒星中的这些元素。”

  她解释说,有两种理论可以解释早期恒星为什么含有较多的重元素。一种理论认为,这些恒星都是紧密的双星系统,其中一颗恒星以超新星爆炸形式灭亡,爆发的物质喷涂在其伴侣恒星表面,薄薄的一层含有金、铂和铀等重元素。另一种理论认为早期的超新星(爆炸巨星)向各个方向喷射重元素,因此这些元素形成弥漫气体云,最终形成我们今天所看到的一些星系光环上的古老恒星。

  特瑞斯•汉森说:“对恒星运动的观察表明,绝大多数重元素含量丰富的恒星其实是单星系统,只有20%的恒星属于双星系统,这是完全正常的。因此第一种理论不可解释普遍现象。为什么一些古老恒星含有异常丰富的重元素?因为爆炸的超新星喷射重元素到太空中。超新星爆炸,金、铂和铀等重元素击中周围的气体云,形成令人难以置信的富含重元素的恒星。” 这一突破性成果使她获得了由德国海德堡大学授予的天体物理学博士学位。(尚力)

(责任编辑:罗园)
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