新闻 媒体时评
出生已百亿年,第一代恒星现在还好吗
华夏经纬网   2017-12-07 12:50:54   
字号:
近期热词
深港通  洪秀柱  朴槿惠  复兴航空  菲德尔卡斯特罗  特朗普  “东方之星”长江倾覆  控烟  

     出生已百亿年, 第一代恒星现在还好吗

  对于一部分天文学家来说,越古老的天体越有趣,比如第一代恒星、第一代星系等等。近日,来自美国马萨诸塞大学与墨西哥国家天体物理、光学与电子研究所的一个国际研究团队在《自然·天文》上发布了一个重要发现。他们利用大型毫米波望远镜通过光谱观测证认了一个红移大于6.0的恒星形成星系G09 83808。这是迄今第二遥远的尘埃恒星形成星系,仅比宇宙年轻10亿岁。这个诞生于128亿年前的第一代大质量星系,是宇宙中最年老的天体之一。而这些明亮的大家伙还有一个重要的身份——它们常常被认为是宇宙中第一代恒星的家园。

  宇宙中的第一缕星光

  大爆炸发生了数亿年之后,第一代恒星才出现。人们普遍相信宇宙中的第一代恒星诞生在宇宙最早期不含有任何金属的气体中。但由于在观测上从来没有真正看到过它们,关于第一代恒星的真实面目仍然众说纷纭。

  我们生活在一个充满明亮天体的宇宙之中。找一个晴朗的月黑之夜,你可以用肉眼看到成千上万颗星星。不过它们仅仅是我们在银河系里的左邻右舍,只有通过望远镜才能看到数亿星系照亮的广袤宇宙。

  现代宇宙学告诉我们,在宇宙刚刚降生的很长一段时间里,到处都是一片黑暗,直到大爆炸发生了数亿年之后,才出现了第一代恒星。在此之后又经历了十亿年,才产生了第一代星系。长久以来天文学家一直在追问:宇宙中的第一缕星光到底是如何诞生于黑暗之中?我们又该去哪里找寻它们?

  经过几十年的研究,宇宙学家通过复杂的数值模拟计算设计出了合理的模型,认为大爆炸留下的密度起伏可以逐步演化成第一代恒星。除此之外,对于遥远星系的观测也可以使我们乘着时光机回溯到宇宙黑暗年代的最后一刻。

  长久以来,人们普遍相信宇宙中的第一代恒星诞生在原初分子云——宇宙最早期不含有任何金属的气体中。理论学家预言这些恒星大气层中的金属含量极低,甚至不含有任何金属元素,即只存在氢、氦和极少量的锂。

  然而,由于在观测上从来没有真正看到过它们,关于第一代恒星的真实面目仍然众说纷纭。它们有可能是比太阳质量大百倍的重量级选手,也有可能是和太阳质量差不多的不起眼的小家伙。

  昙花一现还是深藏不露?

  第一代恒星都会以大质量短寿命作为终结,在极特殊的条件下,例如具有极高的角动量系统中,仍然有可能产生小的碎片从而形成小质量的第一代恒星。当这些恒星质量小于太阳时,就有可能一直活到今天。

  因为不含金属,产生第一代恒星的气体系统比今天的分子云气体要简单得多。而且宇宙学模型基本上能够为关于第一代恒星孕育环境的初始条件提供非常完整的描述。

  最早的气体云由于自身的重力开始收缩,在这个过程中加热气体并形成氢分子。随着氢分子的冷却,在最致密的区域会形成团块,也就是第一代恒星的摇篮。这些团块的温度几乎是今天孕育恒星的分子云温度的三十倍。这也意味着它们发生塌缩的临界质量要比后者高出一千倍。

  这些气体团块“始祖”的最终结局如何?它们究竟是产生了与自身质量相当的恒星,还是分裂成许多小块从而形成大量小质量的恒星?二十世纪末至本世纪初的大量理论研究和数值模拟都将演算的终点推向前者,并且几乎完全排除了原初团块分裂的可能性。这意味着第一代恒星都是具有数十倍甚至数百倍于太阳质量的大块头。但这也不幸地意味着它们不能活得太久,通常熬不过几百万年的时间,更不用说穿越一百三十亿年出现在今天我们的视野中了。

  在最近的十年中,关于第一代恒星的不可观测性出现了转机。来自美国、日本等多个理论研究团组的研究结果都表明,尽管一般情况下,第一代恒星都会以大质量短寿命作为终结,但在极特殊的条件下,例如具有极高的角动量系统中,仍然有可能产生小的碎片从而形成小质量的第一代恒星。当这些恒星质量小于太阳时,就有可能一直活到今天。理论学家甚至预言,在银河系中心核球以及近邻矮星系中,都有可能会找到它们。然而,这种情况的极端特殊性以及它们隐藏区域的极难观测性,并没有降低找到第一代恒星的难度系数。

  通向远古宇宙的恒星考古

  在过去的几十年里,已经有大量的天文学家致力于寻找第二代恒星。这些恒星的质量一般比太阳要小,因此能够存活得极为长久。通过测量它们的化学成分,可以沿着宇宙时标穿越回到远古,了解第一代恒星和早期宇宙的本质。

  第一代恒星的寿命很短,但常常以非常壮丽的方式结束它们的生命,比如超新星爆发。在这个过程中,核聚变反应产生的金属元素被喷射到周围的环境中,然后以远比氢分子云高效的方式快速冷却并产生小质量的第二代恒星。这些恒星的质量一般比太阳要小,因此能够存活得极为长久,其中有一些时至今日仍然可以被观测到。

  如果认为这些长寿明星的表面化学成分没有被内部“混合”过程或者外部影响明显改变,通过测量这些化学成分,我们就可以沿着宇宙时标穿越回到远古,从而了解第一代恒星和早期宇宙的本质。

  由于这些珍稀的古老恒星是我们目前通往宇宙最早期星光的唯一观测途径,而且观察这些身处银河系及其近邻星系的恒星远比遥远的星系要容易得多。

  在过去的几十年里,已经有大量的天文学家致力于寻找第二代恒星。虽然它们也极其稀有——在太阳附近区域,大约每十万颗恒星当中才有可能找到一两颗,人们还是幸运地撞见了一些。其中最让人惊叹的是澳大利亚天文学家通过SkyMapper望远镜看到的SMSS 0313-6708,它的金属含量还不到太阳的千万分之一,现有的天文观测甚至无法在它的大气中找到任何铁元素的痕迹。尽管我们还无法准确地判断它究竟有多老,但科学家们几乎非常确定,它一定不会比宇宙年轻多少。

  通过分析年老恒星来研究第一代恒星和早期宇宙通常被称作“恒星考古”或者“近场宇宙学”。我国天文学家在最近几年也积极投入其中,并正在利用我国自主设计研发的LAMOST望远镜建立目前世界上最大的“宇宙化石”样本,希望能够发现更多珍奇的第二代恒星,并为破解第一代恒星的神秘身份提供新证据。

  (作者系中科院国家天文台副研究员)

来源:科技日报

 

责任编辑:程金玉

共1页
  网友评论 更多评论>>>
  网友: 密码:   
 
 
 
  已有( ) 条评论 剩余 字 验证码:    
 
相关文章
   
·对标美国“大力神”,中国运-9已全面形成战斗力
·中国长征火箭已为国内外用户提供60次商业发射
·揭量子科技产品骗局 别让伪创新砸了新科技的牌子
·中国第一颗暗物质粒子探测卫星悟空号“取经”记
·“悟空”疑似发现暗物质,新物理学大门或将开启
·中国"悟空"破解"世纪之谜"令整个科学界兴奋
·中国“悟空”卫星发现暗物质?令整个科学界兴奋
·暗物质卫星巡天两年:获最精确高能电子宇宙射线能谱
·“悟空”发现疑似暗物质踪迹 ,暗物质到底是个啥?
·中国科学院公布暗物质探测卫星“悟空”首批成果
·中科院院长:中国人正走向科学发现的舞台中央
·“悟空”为什么“能”? 首批科学成果的三宗“最”
·“悟空”重大成果:发现反常电子信号 疑与暗物质相关
·第二架国产C919客机开始滑行试验 年底实现首飞
热门点击
  更多
11月27日至12月5日,习近平访问西班牙、阿根廷、巴拿马和葡萄牙并出席G20
习近平开启亚太之行,并出席APEC第二十六次领导人非正式会议。
精彩时评
 
·无人驾驶商业化还得过人心关
·以司法保障民营企业家,抵达更开放的明天
·大学生索要抚养费败诉,并无不妥
·陈广江:“过渡期”不是医院布草混洗的挡箭
·邓海建:同仁堂蜂蜜事件击穿品牌责任底线
·再也不能惯着城市“炸街族”了
·火车票“套路代购”当刹
新闻推荐
  更多
·两岸同胞在台湾公祭南京大屠杀死难者
·海南“冬交会”台湾馆人气旺 台商促推广寻商机
·北京市台联理事赴河南调研参访(图)
·雾峰林家历史特展走进河南巡展(图)
·美推新非洲战略 强调美国优先
·澳大利亚2018年度词汇出炉:“堪培拉泡沫”
·加拿大全国多地遭遇“诈弹”威胁
精彩博文
 
·[张富学]大陆应积极应对金门期盼实行一国两制诉求
·[袁周]印航更名对蔡英文所谓“维持现状”的警示
·[贾永辉]融合发展 汇聚起两岸和平发展强大正能量
·[阳光不锈]网信办整顿娱乐八卦账号 “全民星探”等被关
·[宠辱不惊]地铁设女性车厢防色狼? 大声说“不”更有效
·[坐看云起]各国考试防作弊啥招? 印度高科技韩国查厕所
·[张良骅]台湾人为何对大陆“好感”首次超越“反感”
华夏周刊
  更多
新闻排行
   
英国首相公布脱欧协议新的投票时间
改革开放40周年——感天动地的伟大变革
李四川三特质任高雄副市长 台媒体人:这就
韩国瑜40年养生法曝光!早上做这一套老兵
国民党世代交替缓慢 党政人士:"绵羊级"
夏靖:让信和财富成为一个有温度的财富管理
MARMOT土拨鼠户外运动自行车品牌:中
贵州茶资源交易中心:如何防范现货投资交易
遭蔡正元批“蓝皮绿骨” 徐巧芯:我也是醉
赏樱团车祸事故33人死 "蓝委"要官员负
  图片新闻   更多
  精彩视频   更多
新闻中心
大陆新闻 | 台湾新闻 | 港澳新闻 | 国际新闻 | 综合新闻 | 图片新闻 | 热门点击 | 重大新闻 | 滚动新闻 | 国台办新闻发布会 | 热门评论 | 新闻说吧
媒体时评 | 看 世 界 | 国际热点 | 港澳风情 | 大陆人看台湾 | 社会广角 | 酷文辣评 | 星闻情报站
---华夏经纬网版权所有---