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自然界中恒星的诞生

时间:2019-08-30    点击: 次    来源:网络    作者:佚名 - 小 + 大

自然界中恒星的诞生

  

蓝色强光度恒星非常热,它们的表面温度达 35000 度左右。因此它们发

出的辐射能量非常大。它们的光量子能夺走星际物质中氢原子的电子,只剩

下带正电的原子核也就是电离氢。强光度、大质量恒星使附近的气体物质电

离。电离氢原子捕获电子时发出辐射,这样所产生的亮光使我们银河系中这

些电离氢区引起人们的注意。它们的热辐射也可以用射电天文仪器测出来。

射电观测有个优点,就是不受吸光尘埃物质的影响。在天上,星际物质

受强光度、大质量恒星激发而放光的最漂亮实例还得数猎户座星云。那里有

没有和拉森的计算结果相关联的对象?人们应该去寻找什么?原恒星大部分

时间被缓慢地落向它自身的尘埃外壳所遮盖。外壳上的尘埃物质吸收来自核

心的辐射而获得能量,升温几百度,发出和这种温度状态相应的辐射。要找

出这种热辐射,人们应当致力于红外波段的研究。

1967 年,帕萨迪纳市加利福尼亚理工学院的埃里克・贝克林(Eric

Becklin)和格里・诺伊格鲍尔( GerryNeugebauer)在猎户座星云中发现了

一颗红外星,它的本身光度约为太阳的 1000 倍,辐射温度为 700 度。它的直

径也许有太阳直径的 1000 倍左右。这可算得上是一颗原恒星的气体尘埃外壳

模样了。近些年来人们愈来愈清楚地了解到,在银河系中产生恒星的场所,

不仅有红外源而且还有射电波段致密辐射源。波恩的射电天文学家彼得・梅

茨格尔(PeterMezger)和他的合作研究人员就曾在猎户星云中发现一批氢元

素高度密集的区域。这些区域在发出特强的射电辐射,其中每立方厘米所包

含的由氢原子中脱离出来的自由电子数比附近的一般猎户星云物质大致要多

百倍。这种天体比起整个猎户星云来是非常微小的,据估计,其大小约相当

于太阳直径的 500000 倍,也就是大约为拉森模型中落向核心的云团大小的 1

/4。

人们在猎户星云区还发现了直径很小的、发出分子辐射,特别是水分子

辐射的天体。这些分子的辐射处在射电波段,可以用射电望远镜观测到。它

们也都处在很小的空间范围中,甚至只有太阳直径的 1000 倍。值得注意的

是,拉森云团的初始直径有太阳半径的几百万倍!分子的射电辐射应该是来

自核心区域。

不过,在解释这个问题时还应认真谨慎。能够肯定的答案是,人们在猎

户星云区观测到了由高度密集的气体和尘埃所构成的天体,尽管它们在可见

光波段并不引人注目,但其情况正好和拉森云团所应有的一样。

不过,还有其他的论据支持这种密集物质射电源兼红外源就是原恒星的

想法。有一个以奥地利天文学家维尔纳・恰努特为主的小组,改进了方法,

重复了拉森的计算。这些学者还计算了红外波段中辐射强度随波长的分布,

所得结果和观测相符,人们似乎真的观测到了计算机所模拟的原恒星。

既然我们对恒星起源的推测胜利在望,人们会问,是不是银河系中千亿

恒星的起源全都可以这样来解释。概括地画出我们这个恒星系统的结构。银

河系圆盘并不包括一切恒星。最老的星散布在一个几乎是球状的空间范围

里,叫做银晕。由其中的球状星团的赫罗图可以推知银晕恒星已届老年,它

们的化学成分比起太阳来,重于氦的元素含量较少,往往还不及太阳的 1/

10。比较年轻的恒星全都位于银河系圆盘即银盘中,它们的物质包含重元素


较多。重于氦的元素,即使在银盘恒星中也只占极少的百分比,然而它却为

我们探明银河系的演变史提供了重要的线索。氢和氦从宇宙之始就已经存

在,在某种意义上可以说是“上帝安排的”。重元素则肯定是后来在恒星中

以及超新星爆发过程中产生的。可见银晕恒星和银盘恒星的化学成分差异和

恒星中的核反应情况有关。

在银河系刚形成之时或其后不久,银晕恒星便由几乎不包含重元素的物

质中诞生出来。其中的大质量星演化得最快,它们所产生的超新星使星际气

体沾染了重元素。可是这一代恒星中的小质量星却演化得非常缓慢,以至它

们的外层物质(以及它们之中的大多数星的中心区域)当前仍不包含重元素。

在银晕恒星已经形成,其中质量较大的已经爆炸后,新一代恒星又从新增重

元素的星际气体中产生出来。这些恒星诞生在银晕恒星之后,相对年轻,而

它们的外层物质比银晕恒星的大气所包含重元素的比例要高。这就是为什么

银河系中老一代恒星包含重元素比年轻一代恒星要少的原因。最新一代恒星

的外层重元素含量最高,这是因为孕育它们的星际物质在银河系的演变史中

经历了所有各代恒星所造成的沾染。

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