星系中的巨無(wú)霸：科學(xué)家們?cè)诰嚯x地球約16萬(wàn)光年處發(fā)現(xiàn)4顆超大質(zhì)量恒星，它們的質(zhì)量值超過(guò)了理論預(yù)計(jì)的上限值兩倍之多
北京時(shí)間8月9日消息，據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，科學(xué)家們近日提出一項(xiàng)理論，或許將可以幫助揭開(kāi)宇宙間最大的謎團(tuán)之一。2010年，美國(guó)宇航局的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)4顆巨大的恒星，它們的大小讓所有此前已知的恒星相形見(jiàn)絀——它們的質(zhì)量是太陽(yáng)的300倍，超過(guò)了此前理論預(yù)計(jì)恒星能夠達(dá)到的最大質(zhì)量的兩倍，這一反�，F(xiàn)象讓科學(xué)家們感到困惑不解。
最近，德國(guó)波恩大學(xué)的研究人員表示，這些位于16萬(wàn)光年外大麥哲倫星系一個(gè)星團(tuán)中的巨型恒星可能是通過(guò)互相合并或吞噬其它恒星達(dá)成如此巨大的質(zhì)量的。一直到2010年被首次發(fā)現(xiàn)之前，不管對(duì)于銀河系還是其它星系的觀測(cè)都認(rèn)為，恒星的形成存在的最大質(zhì)量上限大約是150倍太陽(yáng)質(zhì)量。這一質(zhì)量上限應(yīng)當(dāng)具有普遍意義，因此它應(yīng)當(dāng)適用于任何恒星新生區(qū)。
波恩大學(xué)的帕維爾·克魯帕教授(Pavel Kroupa)是這一研究論文的合著者，他說(shuō)：“恒星的質(zhì)量上限和它們所生成的環(huán)境無(wú)關(guān)，看起來(lái)恒星的新生過(guò)程似乎在任何地方都是同樣的。”然而此次在R136星團(tuán)中發(fā)現(xiàn)的這4顆反常的恒星對(duì)于這一已被廣泛接受的理論而言是一個(gè)大大的意外。于是這一波恩大學(xué)的小組，包括首席科學(xué)薩姆巴倫·巴內(nèi)基博士(Sambaran Banerjee)和組員歐黃松(音譯：Seungkyung Oh)共同創(chuàng)建了一個(gè)類(lèi)似E136星團(tuán)的恒星相互作用模型。他們的計(jì)算機(jī)模擬逐個(gè)恒星逐個(gè)恒星的構(gòu)建模型，盡可能接近真實(shí)的星團(tuán)情形。最終他們創(chuàng)建的模型中包含了17萬(wàn)顆緊密靠攏在一起的恒星。一開(kāi)始，研究人員確保所有的恒星都擁有正常的質(zhì)量值，并按照符合理論的分布方式排列。
為了了解這一基本系統(tǒng)隨著時(shí)間推移將會(huì)如何發(fā)生變化，這一模型需要多次解算51萬(wàn)條方程式。由于還要考慮核反應(yīng)和每顆恒星在此過(guò)程中釋放出的能量，以及兩顆恒星相撞時(shí)發(fā)生的情況讓整個(gè)模擬過(guò)程更加困難重重，要知道恒星的相撞在恒星如此高密度分布的環(huán)境下是非常普遍的。
這種高強(qiáng)度的逐個(gè)恒星計(jì)算推演的方式被稱作“直接N體模擬”。這是模擬星團(tuán)最可靠也最精確的方式。薩姆巴倫表示：“一旦這些計(jì)算完成，我們很快便意識(shí)到這些超大質(zhì)量恒星并不出人意料。它們出現(xiàn)在星團(tuán)形成的早期階段。”
他說(shuō)：“有那么多的大質(zhì)量恒星呈雙星形式出現(xiàn)，兩者之間相互距離很近，相互之間也不斷出現(xiàn)隨機(jī)的碰撞事件，在有些時(shí)候這種碰撞會(huì)轉(zhuǎn)化為兩顆恒星的相互合并形成一顆質(zhì)量更大的恒星。其最終形成的產(chǎn)物很容易就可以解釋在星團(tuán)R136中所觀察到的那種超大質(zhì)量恒星。想象兩顆大質(zhì)量恒星相互緊密繞轉(zhuǎn)，但是這兩者卻由于近旁其它大質(zhì)量恒星的引力作用而被分開(kāi)。如果它們最初的圓軌道受到足夠引力吸引而被拉長(zhǎng)，當(dāng)這種拉伸作用足夠大時(shí)，它們?cè)诮酉聛?lái)繼續(xù)相互繞轉(zhuǎn)的過(guò)程中就可能發(fā)生碰撞并合并成一顆單一的超大質(zhì)量恒星。”
他說(shuō)：“盡管當(dāng)兩顆大質(zhì)量恒星相撞事件實(shí)際發(fā)生時(shí)會(huì)牽涉到許多極其復(fù)雜的物理過(guò)程，但我們?nèi)匀徽J(rèn)為這一模擬結(jié)果可以有說(shuō)服力的解釋在這一星團(tuán)中所觀察到的超大質(zhì)量恒星現(xiàn)象。”克魯帕教授最后表示：“這樣的結(jié)果讓我們松了一口氣，因?yàn)檫@說(shuō)明超大質(zhì)量恒星的問(wèn)題并不難以解釋�，F(xiàn)有的恒星形成理論畢竟還是處處適用的。”(新華網(wǎng))