http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2012-08-09
星系中的巨无霸：科学家们在距离地球约16万光年处发现4颗超大质量恒星，它们的质量值超过了理论预计的上限值两倍之多
在麦哲伦星系的核心部位的恒星新生区，存在着一些质量最大，温度最高的巨无霸恒星
宇宙何方？这是星团RMC 136a中的恒星分布，这其中有些恒星的质量达到了300倍太阳质量，这是现有理论预计上限值的两倍，这一反常情况让科学家们困惑不已
新浪科技讯 北京时间8月9日消息，据国外媒体报道，科学家们近日提出一项理论，或许将可以帮助揭开宇宙间最大的谜团之一。2010年，美国宇航局的科学家们发现4颗巨大的恒星，它们的大小让所有此前已知的恒星相形见绌——它们的质量是太阳的300倍，超过了此前理论预计恒星能够达到的最大质量的两倍，这一反常现象让科学家们感到困惑不解。
最近，德国波恩大学的研究人员表示，这些位于16万光年外大麦哲伦星系一个星团中的巨型恒星可能是通过互相合并或吞噬其它恒星达成如此巨大的质量的。一直到2010年被首次发现之前，不管对于银河系还是其它星系的观测都认为，恒星的形成存在的最大质量上限大约是150倍太阳质量。这一质量上限应当具有普遍意义，因此它应当适用于任何恒星新生区。
波恩大学的帕维尔·克鲁帕教授(Pavel Kroupa)是这一研究论文的合著者，他说：“恒星的质量上限和它们所生成的环境无关，看起来恒星的新生过程似乎在任何地方都是同样的。”然而此次在R136星团中发现的这4颗反常的恒星对于这一已被广泛接受的理论而言是一个大大的意外。于是这一波恩大学的小组，包括首席科学萨姆巴伦·巴内基博士(Sambaran Banerjee)和组员欧黄松(音译：Seungkyung Oh)共同创建了一个类似E136星团的恒星相互作用模型。他们的计算机模拟逐个恒星逐个恒星的构建模型，尽可能接近真实的星团情形。最终他们创建的模型中包含了17万颗紧密靠拢在一起的恒星。一开始，研究人员确保所有的恒星都拥有正常的质量值，并按照符合理论的分布方式排列。
为了了解这一基本系统随着时间推移将会如何发生变化，这一模型需要多次解算51万条方程式。由于还要考虑核反应和每颗恒星在此过程中释放出的能量，以及两颗恒星相撞时发生的情况让整个模拟过程更加困难重重，要知道恒星的相撞在恒星如此高密度分布的环境下是非常普遍的。
这种高强度的逐个恒星计算推演的方式被称作“直接N体模拟”。这是模拟星团最可靠也最精确的方式。萨姆巴伦表示：“一旦这些计算完成，我们很快便意识到这些超大质量恒星并不出人意料。它们出现在星团形成的早期阶段。”
他说：“有那么多的大质量恒星呈双星形式出现，两者之间相互距离很近，相互之间也不断出现随机的碰撞事件，在有些时候这种碰撞会转化为两颗恒星的相互合并形成一颗质量更大的恒星。其最终形成的产物很容易就可以解释在星团R136中所观察到的那种超大质量恒星。想象两颗大质量恒星相互紧密绕转，但是这两者却由于近旁其它大质量恒星的引力作用而被分开。如果它们最初的圆轨道受到足够引力吸引而被拉长，当这种拉伸作用足够大时，它们在接下来继续相互绕转的过程中就可能发生碰撞并合并成一颗单一的超大质量恒星。”
他说：“尽管当两颗大质量恒星相撞事件实际发生时会牵涉到许多极其复杂的物理过程，但我们仍然认为这一模拟结果可以有说服力的解释在这一星团中所观察到的超大质量恒星现象。”克鲁帕教授最后表示：“这样的结果让我们松了一口气，因为这说明超大质量恒星的问题并不难以解释。现有的恒星形成理论毕竟还是处处适用的。”(晨风)
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