|
在我们地球人看来，太阳是个名副其实的庞然大物，它拥有相当于33万个地球加在一起的庞大质量。不过在恒星的世界中，太阳也只是个平淡无奇的普通角色罢了，宇宙中有更加巨大的恒星，无论是质量还是亮度，它们都要远胜过太阳。这些恒星中的巨无霸同太阳这样的小兄弟们相比，不但在身材上差别巨大，形成和演化过程也有着诸多不同。对于它们，天文学家还未能充分了解。  突破极限的巨无霸2010年7月，英国天文学家的新发现一举刷新了人类所知最大恒星的记录，却也带来了新的问题。 他们利用位于智利的望远镜对两个遥远的星团进行了观测。其中一个星团身处银河系的卫星星系大麦哲伦星云，距离我们165000光年，里面密密麻麻地挤满了年轻的恒星。在这个星团中，天文学家辨认出了数颗非常巨大的恒星，其中有一颗质量甚至达到了太阳的265倍。而且，由于这种超大质量恒星一直在抛出大量的物质，所以这颗恒星过去质量更大，据估计，它在刚诞生的时候质量足有太阳的320倍之多! 这颗恒星由于质量非常大，内部压力大，所以核反应速度极快，发出的光也就非常强，要1000万个太阳合在一起发出的光才能和它相抗衡。由于燃烧过于剧烈，这颗年龄仅有100万年的恒星已经步入了中年阶段，它也将很快燃尽自己并在一场巨大的爆发中结束生命。如果把这颗星放到太阳的位置，由于它超强的引力，地球公转速度加快，一年将会缩短到3个星期，当然，沐浴在它发出的超强紫外线中，地球上是不会有生命的。 找到超大质量恒星实属不易，因为它们数量稀少，而且寿命短暂。过去天文学家曾估计，恒星质量不会超过150倍太阳质量，而这次发现的265倍太阳质量恒星大大超出了这个上限，这也对传统的恒星形成理论提出了挑战。 无法承受的光明恒星们的体重相差悬殊，以太阳质量作为1个单位，大的上百，小的只有十分之一。但不管怎样，总是在一定范围之内的，既不能太小，也不能无限大。恒星质量为什么存在这样的限制呢?下限存在的原因简单明了，小于0.08倍太阳质量的天体核心压力太小了，所以温度不够高，无法引发核聚变，不能成为真正的恒星。至于恒星的质量上限，则和它们发出的光有关。 我们沐浴在阳光下的时候，会承受阳光的压力，虽然感觉不出，但光施加的压力是的确存在的。这种压力是由于光子碰撞物质中的电子而产生的，被称为光压。人们设想的在太空穿梭的太阳帆，就是靠阳光的推动在太空航行的。同样，恒星的光发出来的时候，也会推动组成自身的气体运动。 在恒星形成的过程中，恒星会吸收周围的气体，不断长大，随着质量的增大，恒星温度不断升高，发出的光也在不断增强，光推动气体的力量(实际上是光压)当然会越来越大。虽然引力也在随着质量增长，但是没有光的力量增长的快。这样当恒星质量大到一定程度时，光的推力超过了恒星的引力，就会阻止气体落入恒星，从而导致恒星生长停止。 所以，恒星会存在一个质量的上限。不过在计算这个上限的时候，天文学家们遇到了一些麻烦，恒星形成中的不确定因素比较多，所以无法得到一个明确的数字，得到的结果从几十到数百太阳质量不等。 为了明确恒星质量上限，天文学家求助于观测。2005年，美国天文学家对圆拱星团进行了观测，这是银河系中质量最大的一个星团，里面所有恒星质量加起来相当于太阳质量的11000倍。根据统计规律，如果恒星质量不存在上限的话，这个星团中应该会有质量超过太阳500倍的恒星，然而实际观测发现，这个星团中最大的恒星是130倍太阳质量。根据这些观测，天文学家估计，恒星的质量上限应该是150倍太阳质量。 但最终这个上限还是被新发现的265倍太阳质量的恒星无情地突破了，接下来，天文学家们需要重新检查自己的恒星形成理论，来解释新的观测事实。有的天文学家认为，这颗恒星冠军是两颗恒星合并形成的，但也有人认为，它诞生的时候就这么大。大家唯一的共识就是，恒星质量还是存在上限的，只是这个上限提升了至少一倍有余。  不受限制的远古巨兽虽然现在的恒星受到限制，质量不能过大，但曾经有一类恒星却根本不在乎这个上限，它们的质量也大得离谱，这种“无法无天”的恒星就是宇宙中的第一代恒星。 第一代恒星之所以和现在的恒星不同，不是物理规律不同，而是因为宇宙中物质成分古今有所不同。第一代恒星形成的时候，宇宙中只有氢和少量的氦，正是这些恒星本身通过聚变反应制造出了重元素，而这些元素则成为了后辈恒星的原料。 第一代恒星和现在的恒星一样，都来自于巨大的星云。这类星云中由于引力的作用，气体会不断向本来比较密集的区域聚集，最终密集区从整块星云中分裂出来，然后继续收缩并吸积周围气体，从而形成了恒星。这块分裂出来并最终变成恒星的星云碎片，质量大小和原来星云的温度有关，温度越高，碎片的质量就越大。 形成第一代恒星的星云由氢组成，辐射很弱，热量散发不出去，所以温度比较高。温度越高，星云中分裂出的恒星质量就越大。而后来的星云里面掺杂了其他元素，辐射比较强，热量更容易流失，所以温度较低，这样分裂出的恒星质量比较小。所以第一代恒星从星云中分裂出来的时候，质量就比后来的恒星大上千倍，在起跑线上就远远超越了后辈们。 我们刚才说到，光的推动让恒星无法继续吸积气体而停止增长，但是第一代恒星刚从星云中分裂出来，质量就已经非常大了，即使不再吸积气体也已经是超大质量恒星，所以可以完全无视所谓的质量上限。据天文学家推测，第一代恒星的质量范围在100到1000个太阳质量之间，可以说是真正的庞然大物。 随着宇宙环境的改变，重元素变多，这样巨大的恒星已经不会再诞生了，它们仿佛是随着时代逝去的远古巨兽，只留下了“化石”——它们制造出的重元素。如果我们要寻找最大质量的恒星，只能借助望远镜，去探索宇宙早期的太空中的那些大怪兽。
|
|
|
