發現宇宙高速旋轉恆星 時速超百萬英里(圖)



這是一幅計算機模擬圖像,顯示宇宙中最早一批恆星的超高速自轉(網路圖片)

科學家日前宣稱,宇宙中首批出現的恆星可能出於極高速旋轉狀態,赤道上每小時線速度超過100萬英里。

根據一項最新的研究,這種被科學家們稱為「旋星」(spinstars)的恆星出現於137億年前大爆炸後不久,屬於宇宙中最早的一批恆星體。它們的質量可能非常巨大,可以達到太陽質量的8倍甚至更高。由於其巨大的質量,它們迅速耗盡燃料然後消亡,其年齡一般只有3000萬年左右。這批恆星內部的核融合反應也為新生的宇宙提供了首批比氦更重的元素。

這項對於旋星的研究,基於對一個年齡已有120億年的古老球狀星團NGC 6522的研究。這個星團是我們銀河系中已知最古老的球狀星團,它可能目睹了宇宙中第一批重元素的誕生。然而對這一星團進行的光譜分析卻得到了讓人困惑的結果。

德國波茨坦萊布尼茨天體物理研究所的天體物理學家克里斯蒂娜·齊亞賓尼(Cristina Chiappini)和同事們對歐洲南方天文臺甚大望遠鏡(VLT)收集的數據進行了細緻分析。結果發現在NGC 6522中有8顆古老恆星中有兩種稀土元素:鍶和釔的含量高的不同尋常。

快速自旋的恆星

研究人員們認為,如果假設這些恆星正處於超高速的自轉狀態,那麼就可以解釋這種元素含量的異常。根據計算,科學家們認為這些恆星赤道附近的自轉線速度高達每小時180萬公里。相比之下,太陽的赤道自轉線速度約為每小時7200公里。根據美國巴爾的摩空間望遠鏡科學研究所天文學家傑森·圖姆琳森 (Jason Tumlinson)的說法,我們銀河系中那些大質量恆星的平均自轉線速度約為每小時36萬公里。

在這種極高速的自轉狀態下,恆星表面內外層原本不可能混合的氣體會發生重疊混合。接下來導致的一系列連鎖核反應將會生成放射性氖。這種放射性元素會在衰變過程中釋放出中子,這些中子轟擊鐵和其他重元素原子,從而生成鍶和釔。

在這些旋星最終消亡之後,它們產生的物質成了新一代恆星誕生的原始材料,並最終形成了NGC 6522中那些相對較年輕的恆星。

這項研究顯示旋星可能對改變早期宇宙的面貌產生過深遠的影響。打個比方,它們不同尋常的高速自轉將會導致重元素的合成和向太空中的拋射散播。這一切的發生,由於其高速自轉,都會比人們原先設想的要早。這種高速自轉也導致恆星釋放的伽馬射線暴高於預期,這是宇宙中已知最劇烈的爆發現象之一。

正是這一切原因,導致旋星可能看起來要比一般慢速旋轉的恆星更亮。這可能有助於揭示神秘的「宇宙再電離」現象。在大爆炸發生後,隨著溫度逐漸降低,宇宙中的質子和電子合成氫原子。但研究發現在大爆炸後大約4億~9億年間,氫原子突然又一次出現大規模的電離現象。

研究人員指出,旋星在演化過程中也會和普通恆星一樣,通過星風的方式損失質量。這可以解釋為何在早期宇宙中找不到存在大質量恆星的證據。

目前,科學家們正在繼續尋找更多有關旋星的證據。圖姆琳森表示:「我們已經申請了更多甚大望遠鏡的使用時間,以便對球狀星團NGC 6522進行更多的觀測。」

有關這一研究的論文已經發表於4月28日出版的《自然》雜誌。


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