http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2012-12-15
一个欧洲研究小组近期发布了对一颗特殊超巨星持续30年来的研究结果。他们发现这颗名为HR 8752的超亮恒星的表面温度在过去30年内竟然上升了超过3000摄氏度
新浪科技讯 北京时间12月14日消息，据国外媒体报道，一个欧洲研究小组近期发布了对一颗特殊超巨星持续30年来的研究结果。他们发现这颗名为HR 8752的超亮恒星的表面温度在过去30年内竟然上升了超过3000摄氏度，此时这颗恒星正经历罕见的“黄色演化空白”(Yellow Evolutionary Void)。这项发现让科学家们更加接近了解大质量恒星的演化奥秘。
来自六个欧洲国家的天文学家，其中包括来自比利时皇家天文台的专家们一同对超大质量恒星HR 8752进行了持续长达30年之久的连续观测，此时这颗恒星正经历“黄色演化空白”时期。对于大部分大质量恒星而言，这是一个非常短暂的时期，在这一阶段它们会变得非常不稳定。科学家们非常惊讶地发现在不到30年的时间里，这颗恒星的表面温度就从5000摄氏度上升到了8000摄氏度。有关这项研究的论文已经发表在近期的《天文学和天体物理学》杂志上。这项发现是揭开超大质量恒星演化谜团的重要一步，这些恒星是我们银河系中最显然的成员之一。
超大质量恒星的亮度可以达到太阳的数百万倍，它们的直径一般也有太阳的数百倍。比如该项研究中的恒星HR 8752的亮度大约相当于太阳的30万倍。因此尽管这颗恒星距离地球非常遥远，但是只要借助一般的小型双筒望远镜你就可以观察这颗位于仙后座的恒星。目前在我们银河系中已经找到12颗这类超大质量的恒星。
“黄色演化空白”是超大质量恒星演化过程中的一个特殊阶段，此时它的温度和亮度状况可以发生剧烈的变化。研究小组发现这颗恒星的大气之所以在这一特殊阶段变得十分不稳定，是因为此时有一股向外的力量有时候会抵消甚至强过恒星本身的重力。由于大气的不稳定，超大质量恒星会大量流失质量，有时候它在一年之内流失的质量甚至会相当于一个太阳。当一颗超大质量恒星进入“黄色演化空白”演化阶段时，恒星似乎会尝试着尽快脱离这一“痛苦”的阶段。这也就是为什么宇宙中处于这一阶段的恒星极其罕见的原因。
研究结果显示这颗恒星已经部分度过了这一演化空白阶段。科学家们对其大气表面温度显示的变化进行了超过30年的监测。比利时皇家天文台的阿列克斯·朗贝尔(Alex Lobel)是这项研究的合著者，他表示：“恒星HR 8752在1980年时的情况和处于爆发中的仙后座ρ相似，其光谱型为F。但是随后恒星HR 8752的大气温度迅速上升了3000摄氏度，现在其所显示的光谱类型已经变成了A型。这种急剧的变化几乎让我们眼花缭乱。”
在1900年至1980年之间，恒星HR 8752的大气温度几乎一直稳定地停留在5000摄氏度左右，但是就在1985年至2005年的短短30年间这一温度便急剧上升了3000度。研究小组计算显示同一时期这颗恒星的直径出现急剧缩水，其直径从相当于太阳的750倍下降到仅相当于太阳的400倍。1985年，研究小组意识到这颗恒星极有可能正处于进入“黄色演化空白”的边缘时期，于是他们决定开始对这颗恒星开展长期的光谱跟踪观察。朗贝尔表示：“恒星HR 8752必须挣扎着度过这一阶段，在这一阶段其大气性质将会发生变化。”
该研究小组还进一步发现这一演化过程实际上是分为两个阶段完成的，在此期间恒星的大气层会出现不稳定。当进入这一阶段时，恒星大气中将会有大量氢和氦发生电离，当温度达到8000摄氏度左右时才再次恢复平衡。
恒星HR 8752的命运目前还尚不清晰，然而有一点似乎是明确的，那就是这些超大质量恒星将会在一场剧烈的超新星爆发中灰飞烟灭。或者它们会很快度过这一阶段并转化成为一类高温的恒星类型：高光度蓝变星。但是不管它按照哪一条路径进行演化，都不可能不发生可以被察觉到的变化。
这项发现被认为是迈向解释这类极端类型恒星存在的重要一步。科学家们也认为在银河系中同样还存在其它相类似的超大质量恒星。这些奇特的恒星可以在人类可以察觉到的时间尺度内发生巨大变化，而对它们的搜寻才刚刚开始。(晨风)
[新浪网]
相关报道
望远镜观测到最古老星系：仅比宇宙晚3.8亿年
哈勃极超深场(HUDF)巡天观测计划的目标是找到宇宙中最古老的星系，这项研究计划已经抵达了哈勃空间望远镜的观测能力极限
这张时间回溯示意图展示的是大爆炸之后宇宙的演化序列。在本次的研究中，哈勃望远镜将时间回溯到了134亿年之前，直抵宇宙的最深处，这里几乎接近宇宙中最早期星系形成的时期。在那之前，宇宙处于黑暗时期，宇宙中没有发光的恒星和星系。在宇宙再电离时期中，早期形成的恒星发出的剧烈紫外线导致宇宙中的中性氢原子发生电离。
大图中带颜色的方框标示出了本次发现的最早期星系的位置。小图中则是对这些星系的黑白放大图。每一个这种星系都标出了其红移值，这一数值表示其最初发出的紫外和可见光线是如何在穿越广袤的空间时被拉伸至红外波段的。其中一个红移值高达11.9的星系可能是迄今人类观测到的最遥远星系，其形成时宇宙才诞生不过3.8亿年左右。
新浪科技讯 北京时间12月15日消息，据国外媒体报道，一个由美国加州理工学院领衔的天文学家小组使用美国哈勃空间望远镜发现了7个迄今已知最原始，距离最遥远的星系。专家们认为其中有一个星系可能是我们迄今发现的所有星系中最古老的，其形成于宇宙大爆炸发生后大约仅仅3.8亿年。所有7个最新发现的星系的形成时间都在130亿年之前，当时的宇宙年龄仅相当于其目前年龄的4%，那个时期常常被天文学家们称作“宇宙的黎明”，正是在那一时期，宇宙中最早期的一批星系开始形成。目前，宇宙的年龄约为137亿年。而本次的研究所发现的星系年龄涵盖了宇宙年龄在大约3.5亿年至6亿年之间的时期，其代表的是宇宙极早期形成的首批星系的确凿证据。
天文学家们认为随着宇宙年龄的增长，其中的星系形成数量会稳定增长。由于光需要花费数十亿年时间才能穿越如此广袤的宇宙空间，因此天文望远镜就像一台时间机器，可以让我们看到数十亿年前宇宙的景象。我们看的越远，我们回溯的时间便越久远。这项最新研究的有关论文已经于近期发表于《天体物理学通报》上。在这项研究工作中，科研小组的成员们对宇宙的最边缘进行了探索，当然他们这样做也就是在窥视着宇宙最初的时光，这是哈勃观测能力的极限。
理查德·艾里斯(Richard Ellis)是加州理工学院的天文学教授，同时也是研究论文的第一作者，他表示：“我们让哈勃望远镜进行了迄今最长时间的曝光，拍摄到了一些最遥远最暗弱的星系。”他说：“更深邃的视野，加上我们精心规划的观测策略共同让窥见最早期的宇宙成为可能。”这项研究是哈勃极超深场(HUDF)巡天观测计划产出的早期成果之一，该巡天项目让哈勃空间望远镜对准一小片天空进行长时间的曝光观测，从而暴露出这里存在的最黯淡最遥远的星系。这项研究是从9年前开始进行的。
天文学家们使用哈勃空间望远镜上的广角相机3号(WFC3)在哈勃极超深场天区进行近红外波段巡天。该观测开展的时间是在2012年8月和9月之间，前后持续6周时间。为了确定这些星系的距离，研究小组使用4组不同的滤镜进行观测，这些滤镜的使用让哈勃空间望远镜可以在某些特定波段上捕获近红外光。研究小组成员，英国爱丁堡大学的天文学家詹姆斯·顿洛浦(James Dunlop)表示：“我们使用了此前还从未被用于深空成像的滤镜，并且在某些滤镜波段上进行了远比此前工作中更深邃的曝光成像，这样做是为了彻底排除这些星系中混杂有前景星系的可能性。”
这些精心选择的滤镜让天文学家们得以测量被宇宙中的中性氢吸收的光子，中性氢大约从宇宙大爆炸之后40万年开始充斥宇宙空间。恒星和星系在大爆炸之后大约2亿年开始形成。随着这些恒星和星系的逐渐形成，它们发出的剧烈紫外线横扫整个宇宙，紫外线让中性氢失去电子发生电离。这就是所谓的“宇宙再电离时期”，这段时期将一直持续到大爆炸后大约10亿年。
如果宇宙中的一切都是静止的，天文学家们应当会观测到仅有一个特定波段的光子被中性氢吸收。然而实际情况是宇宙在膨胀，这种膨胀拉伸了光波的波长。而这种波长拉伸的程度直接取决于这些光距离的远近，这就是所谓的红移效应：发光的恒星和星系距离越远，它们发出光的红移量就会越大。正是由于宇宙的这种膨胀效应，对于那些距离较远的星系，天文学家们会在波长稍长的波段上观察到这种中性氢吸收线。这种吸收线的特征让天文学家们可以判断一个发光天体的距离远近，并进一步推算出这些恒星和星系的形成年代。使用这种技术，我们不断回溯到更加遥远的时空，随着时光倒流，天文学家们视野中的星系越来越少。正如论文合著者，美国亚利桑那大学的布兰特·罗宾森(Brant Robertson)所说：“我们的数据证实了宇宙再电离是一个历时数亿年之久的缓慢过程，在这一期间星系和恒星逐渐成型。”他说：“并不存在一个特定的时刻，星系突然就出现了，这是一个缓慢的进程。”
本次进行的最新研究已经将哈勃空间望远镜的观测能力推向极限，这也说明了我们确实需要下一代的红外波段空间望远镜。当下一代空间望远镜服役，我们将能够进一步向前回溯时间，看到更加原始的星系，但是由于宇宙膨胀的原因，这些较早期时期天体发出的光的波长已经被严重拉长，进入了红外波段，这已经超出了哈勃望远镜的观测波段范围。而美国宇航局即将发射升空的詹姆斯·韦伯空间红外望远镜正是基于这一目标。来自巴尔的摩空间望远镜研究所的项目组成员安东尼·考克曼(Anton Koekemoer)表示：“尽管我们已经抵达了哈勃空间望远镜可以抵达的能力极限区域，这一成就本身事实上便正好为未来的詹姆斯·韦伯空间望远镜准备好了大展身手的舞台。我们的本次研究证明了在我们目前的极限之外还有更多其它更早期的天体，它们将是詹姆斯·韦伯空间望远镜的观测目标。”(晨风)
[新浪网]
相关报道
The Elementary Particles Causing the Thermonuclear Fusion and the Evolvement of the Fixed star