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太阳与超大质量恒星的对比图


位于蜘蛛星云中超级星团R136被认为是一处与众不同的恒星形成区

  天文学家在著名的蜘蛛星云超级星团R136发现了迄今最大的恒星,结合欧洲南方天文台的甚大望远镜阵列,确认这颗巨型恒星的质量超过太阳质量的300倍,是目前公认的恒星150倍太阳质量上限的两倍之多。在超级星团R136中,存在着最为极端的恒星世界,科学家将其命名为R136a1,比如此前发现的具有265倍太阳质量的恒星。如此级别的恒星怪物是对当前恒星形成理论的一次挑战。

  早在2010年,科学家们就注意到超级星团R136中存在着四个“怪物”恒星,质量达到了300倍太阳质量,尽管这个发现令科学家们难以置信,但它们被确认存在于大麦哲伦星云附近的超级星团内,这里也是迄今发现的较为奇怪的宇宙空间。现在,来自于波恩大学的研究人员对巨型恒星的形成有了一个新的解释,即超级恒星来自于年轻的双星系统合并事件,这项研究成果刊登在英国皇家天文学会的月刊上。

  大麦哲伦星云距离我们大约16万光年,是距离银河系最近的卫星星系之一,其中包含着大约100亿颗恒星。在大麦哲伦星云中存在着许多恒星形成区,而R136超级星团则位于蜘蛛星云中央区域附近,也位于大麦哲伦星云内,蜘蛛星云也可称为剑鱼座30复合体,这里便是四个超大质量恒星所在的宇宙空间。直到2010年科学家才发现了这些巨星恒星的存在,科学家根据以往观测银河系以及其他星系时认为恒星的质量上限大约为150倍太阳质量,这个值代表者一个普适性的质量限制,似乎可以应用于无论在何处诞生的恒星。

  根据波恩大学的教授、本项研究论文的作者之一帕维尔·克罗帕(Pavel Kroupa)介绍:“150倍太阳质量不但是恒星质量理论的上限,而且也适用于目前观测所发现的恒星形成区,恒星诞生的过程似乎具有普适性。”在超级星团R136中发现的四颗超大质量恒星是位于当前恒星质量上限理论之外的特例,它们的发现意味着剑鱼座30复合体是一个非常与众不同的恒星形成区,存在着与宇宙其他地方截然不同的恒星形成途径,它们的存在挑战了宇宙中恒星形成过程理论,而该理论却是现代天文学的一个基础前提。

  波恩大学的科学家小组通过模型推演出类似R136超级星团中恒星相互作用情景,计算机模型重塑了星团中恒星集群的分布,形成了一个超过17万颗恒星紧密聚集在一起的超级恒星团。通过对超级星团中恒星随着时间进行演化的模拟,科学家发现在这样一个非常拥挤的宇宙空间中,两颗恒星发生碰撞是一个非常常见的事件,核反应过程也可释放出巨大的能量。

  一旦超级星团模拟运算结果出来,很明显超大质量恒星并不再具有神秘感,科学家们很早就发现它们存在于超级星团中的踪迹,在庞大数量且拥挤的空间环境中,存在着非常多大质量恒星的双星系统,并且距离非常近,发生相互碰撞频率也很大,合并后的双星系统逐渐形成了质量更大的天体,因此在R136超级星团中出现超大质量恒星就不足为奇了。

  可以想象一下两个较大质量的恒星相互围绕着对方,两者间的强大引力发生拉锯作用,如果该双星系统最初的轨道呈现出圆形,那么它们最后会彼此陷入引力拖拽中,并发生相互碰撞事件,最终形成一个新的更大质量的恒星。虽然其中涉及到的物理过程非常复杂,但是科学家认为这样的说法仍然具有很强的说服力,可以解释在蜘蛛星云内出现的怪物恒星。(Everett)