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巨大恒星充斥早期宇宙

2023-03-11科技新闻网

参考消息网3月8日报道 美国趣味科学网站2月22日刊登题为《新研究显示,早期宇宙中充斥着质量是太阳10万倍的恒星》的文章,作者是纽约州立大学斯托尼布鲁克分校天体物理学研究教授保罗·萨特。文章编译如下:

一项新研究发现,宇宙中第一批恒星的质量可能高达太阳质量的10万多倍,大约是现有最大恒星的1000倍。

如今,最大的那些恒星的质量是太阳的100倍。但研究人员发现,早期的宇宙是一个奇异得多的地方,充斥着超巨型恒星,它们寿命短,早早就消亡了。而且,一旦这些注定毁灭的巨大恒星消亡,有利于它们再次形成的条件也不复存在了。

在130多亿年前,也就是大爆炸后不久,宇宙中没有恒星。除了几乎全部由氢气和氦气组成的中性气体“热汤”外,其他什么也没有。不过,在数亿年间,这团中性气体开始积聚成越来越致密的物质球。这个时期被称为宇宙“黑暗时代”。 武汉民生网

在现代宇宙中,致密的物质球迅速崩塌形成恒星。这是因为现代宇宙拥有早期宇宙所缺乏的东西:很多比氢和氦重的元素。这些元素能非常有效地把能量辐射出去。这使得致密的团块能够非常迅速地收缩,然后密度高到足以触发核聚变反应——通过将较轻的元素融合成较重的元素来为恒星提供能量的过程。

但是,要获得最初的较重元素,唯一办法也是通过核聚变过程。一代又一代的恒星形成、聚合和死亡,使宇宙丰富到现在的状态。

由于不具备迅速释放热量的能力,第一代恒星不得不在截然不同、困难得多的条件下形成。

为了解第一批恒星之谜,一个天体物理学家小组对“黑暗时代”进行了复杂的计算机模拟,以了解当时的情况。他们今年1月在美国阿奇夫论文预印本网站上发表了一篇论文,并提交英国《皇家天文学会月刊》进行同行评议。

这项新研究成果包含所有常见的宇宙学要素:帮助星系生长的暗物质,中性气体的进化和聚集,以及能够冷却气体、有时又重新加热气体的辐射。他们的研究还包含其他研究欠缺的东西:猛烈撞击已形成结构的冷锋——快速移动的冷却物质流。

研究人员发现,在第一颗恒星形成前,存在一个复杂的相互作用网络。中性气体开始聚集在一起。氢和氦释放出少量热量,这使得中性气体团块的密度慢慢达到更高水平。 宁德资讯网

但高密度团块变得非常热,其产生的辐射分解了中性气体,并阻止它分裂成许多更小的团块。这意味着,由这些团块组成的恒星会变得非常大。

辐射和中性气体之间这些来来回回的相互作用催生出大型中性气体团——首批星系的起源。这些“原星系”深处的气体形成了快速旋转的吸积盘——在大质量天体(包括现代宇宙中的黑洞)周围形成的快速流动的物质环。