天史学家开采不是各类云团都能化身白矮星,银

日期:2020-01-03编辑作者: 数码相机

天文学家发现了一个并未变成恒星的云团。图片来源:Y. Beletsky/ESO并非每一个年轻演员都能够变为银幕上的明星,同样,并不是寒冷太空中的每一个云团都能够成长为一颗灿烂的恒星。天文学家指出,一个曾经命里注定要在蛇夫星座闪耀的气体与尘埃团似乎被分解了,并将永远无法成为一颗恒星。这一线索来自于云团的化学特征。为了形成一颗恒星,一个云团会塌缩并增加密度,这些密集气体中的化学反应随后形成了硫和氧的化合物。欧洲天文学家发现,在黑暗的烟斗星云中的一个气态团如图所示且可为肉眼所见富含有大量的氧化硫,这是该云团曾经密度很大的一个迹象。CSIC-IEEC的P. Frau和同事指出,如今这一云团正在扩散,表明有一些外力正在撕扯着它,进而使任何明星梦都告破灭。这一云团距离地球约450光年,被命名为核心47这一没有恒星的天体是嵌入烟斗星云的100多个云团中的一个。烟斗星云的直径约为55光年,至今依然是许多恒星的产地,从而使其成为研究恒星诞生以及造星失败的最初阶段的绝佳地点。恒星通常是在一团密度均匀、稀薄的星际气体中形成的。在形成的过程中,首先是气团中心的星际物质在引力作用下互相吸收、聚集,密度开始增大,对周围物质的吸引力增加,吸引周围更多的物质向中心聚集,并进一步使中心密度增加、压力增大、温度升高。当压力和温度达到某一水平时,中心部分逐渐开始发光、发热,这时就可以认为一颗新恒星诞生了。《中国科学报》 (2012-01-09 A2 国际)更多阅读哈佛大学网站相关报道

夕阳西下、万家灯火齐明时,夜幕上点点繁星开始闪闪发光。在这些繁星中有一些像太阳一样巨大的天体,它们温度特别高,并且不断向辽阔的天空散发强烈的光和热。这些星星叫恒星。

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科学家通常认为,恒星的诞生地是在那些星际气体中。当这些星际气体的密度超过某个临界值的时候,气体之间的相互引力会逐渐超过气体的压力,这样,星际气体就会开始收缩,密度便会不断增大。由于星际气体的质量实在太大,所以在密度增大的同时,星际气体内部同时会变得越来越不稳定──这就形成一些较为微小的气体团。随着时间的推移,这些小的气体团便会慢慢演变成为一颗颗恒星。

恒星是通过一系列复杂的过程,从气体和尘埃组成的星际分子云中形成的。但是恒星发育的完整过程与中间环节相关的各种机制我们目前只了解了一部分。

下面我们就来看看恒星诞生的具体过程。

在过去的几十年里,研究恒星形成机制的天文学家,研究范围一直局限在少数恒星诞生活跃区域:太阳系附近旋臂中的几处大型分子云团和麦哲伦星系中的云团。然而这些有限的研究范围,并不能代表宇宙中大多数恒星诞生的环境。这些还在产生恒星的局部环境,与约100亿年前宇宙处于恒星产出峰值期的环境相比,有很大不同。

当星际气体的内部分解成一块块的较小的气体团之后,这些气体团会继续收缩下去。这时,气体团的密度已经达到60,000个氢原子/cm3,远大于正常星际气体的密度1个氢原子/ cm3。最初气体团密度较低的时候,其中心物质发出来的光辐射还是能够突破重重阻碍达到气体团的外部,但是随着气体团的收缩,由中心到外层逐渐形成了密度梯度,气体团中央的密度大到以至于光也穿透不出来。这样气体团中心的温度就会不断的升高,压力也开始升高,收缩慢慢停止。直至温度达到二千度左右,氢分子开始分解成为原子。于是核心再度收缩,到收缩时释放出的能量把全部的氢都重新变为原子。这个新生的核心比今天的太阳稍大一些,不断向中心跌下的全部外围物质最终都要落到这个核心上,一颗质量和太阳一样的恒星就要形成了。

斯皮策空间望远镜红外阵列相机拍摄的银河系中心红外图像

在繁星中还有一些星星叫行星。行星不同于恒星,它是一种本身不能发光的小天体,它只有反射恒星照射来的光的能力。地球就是太阳系中的一个行星。不少行星还有自己的卫星,它们环绕行星旋转。月球就是地球的一个卫星。

阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列等设施对银河系盘面进行了多波长观测,获得的数据使天文学家有可能更深入地了解银河系中央分子区中的星云演化和恒星形成状况。

除了恒星、行星、卫星之外,天空中还有其他许多大大小小的各种天体。

银河系中央分子区位于银河系中心1500光年范围内,这里极端的物理环境更接近早期宇宙恒星形成的尖峰时期。

那么星星是怎样形成的呢?首先,星星的本源是星际物质。所谓星际物质就是一些非常稀薄的气体和一些尘埃之类的物质,这些物质聚集在一起,形成像云一样的大集团,漂浮在宇宙的各个角落。太阳、行星等都是由存在于宇宙间冷却的气体或尘埃凝聚而成的。这些大云团由于自己引力作用收缩形成大小不同的星体,所以这些行星的密度都不同。

哈佛-史密松天体物理中心的天文学家埃里克·科托和张启州及其同事,对中央分子区中的大量分子云进行了一系列计算机模拟运算,目的是模拟这些星云在靠近星系中心这种物质密集、环境复杂的区域中,以何形态、如何运行以及演化规律。这是第一次专门对CMZ凸起中的星云进行建模的计算,旨在与最近的观测结果进行比较。

行星的密度也是会改变的。其实星星也有着它的一生:自诞生起就按照自身发展规律随时间的流逝而逐渐衰老。在这个过程中,它的密度也随着不断的变化。就拿能发光的恒星来讲,当它变化为红巨星时,体积虽然很大,但它的密度却极小,只有水的密度的千分之一。在恒星逐渐衰老的过程中,光度逐渐减弱,体积也随之急剧缩小。这样萎缩、枯小的星叫做白矮星,意思是白而小的星星。例如现在大犬座天狼星的伴星,它的温度有一万度,发射出白光,可是直径却很小,只有太阳的五十分之一,而质量却和太阳差不多,由此可得:它的密度超过太阳十万倍。如果从这个星球上取下一块1cm的碎块,其质量就有100多千克,也就是说它的密度达到1×108kg/m3。

该团队发现CMZ环境会导致星云被压缩,与周边环境产生的相互作用使它们被割裂并形成诸如细丝、旋涡以及饼状结构等特征。模拟运算的结果可以再现这些已被观察到的关键特征,比如“砖块”,这是一种非常致密且扁平的分子云团,尽管其中的气体密度极高,但缺乏恒星形成活动。

总之,在我们研究和探索天体奥秘时,密度是认识和反映天体性质的主要依据。

结果还揭示出:这些靠近星系中心的分子云团的演化与它们的轨道动力学密切相关。当有更多的气体物质补充进这些云团时,可能演化为曾经在许多星系核中观察到的“星暴现象”。


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