天文学家发现最大质量恒星

潜伏在恒星簇中的R 136a1是迄今发现的最大恒星。

利用全世界最强大的地基望远镜,天文学家已经发现了7颗迄今为止最“沉”的恒星。这些庞然大物中的一颗竟然如此之大,迫使天文学家不得不重新思考大质量恒星到底是如何形成的。

一提到恒星,质量便是定数。我们的太阳是被称为黄矮星的一类平凡的恒星。它大约还要继续燃烧另一个40亿年,之后它将极度膨胀——在此过程中地球将被吞噬,最后太阳将塌缩为一颗恒星余烬,直至缓慢地凋谢。而蓝矮星比黄矮星质量更大,但较为少见,其寿命也更短,大约在3000万年中它们会爆发成为一颗超新星。

接下来是一种最为罕见的恒星——蓝超巨星。它的质量是太阳的几百倍甚至更多,而亮度更是后者的几百万倍。任何具有这般亮度和质量的恒星注定“短命”,大约经过几百万年便会变为超新星。

几十年来,天文学家一直在寻找蓝超巨星。有时候,因为这些恒星异常耀眼,研究人员会直接发现目标。但由于这些超巨星通常都存在于与其他恒星很近的地方——它们的寿命使其不足以迁徙到远离诞生它们的恒星簇的区域,因此它们通常不太容易被辨认出来。

因此一个天文学家小组进行了大量的探索工作。由英国谢菲尔德大学的天体物理学家Paul Crowther率领的研究小组,梳理了哈勃空间望远镜在这个十年早些时候获得的观测数据,并将它们与智利Cerro Paranal欧洲南方天文台的甚大望远镜(VLT)获取的新图像进行了结合。通过VLT所具有的极强的分辨能力,研究人员在NGC 3603恒星簇——距离地球2.2万光年——中挑出了3颗超巨星;在R 136恒星簇——距离地球16.5万光年——中找到了4颗超巨星。

尽管非常罕见,这些庞然大物却对它们的恒星邻居起着支配作用。例如,研究人员在这一期的英国《皇家天文学会每月通告》中报告说,R 136中的4颗超巨星释放着恒星簇近一半的粒子流和辐射。这些喷射使得任何生命在若干光年的范围内都无法获得任何一个立足点。

但在这些超巨星中,最大的惊奇来自于R 136a1,这颗恒星或许应该被称为特超巨星。尽管已经过了自己的中年——仅仅为150万年,科学家推算出其在形成初期的质量更可达太阳的300倍,抑或是主流理论给出的恒星所能达到质量上限的两倍。Crowther认为,这一发现代表了一个挑战。这是因为没有人知道是否这些超巨星是从恒星形成区域起家的,或者它们是否与特大质量黑洞以及星系一样,也是通过合并获得如此巨大的质量的。

Crowther说,关于超巨星的终结,还有一些谜没有解开。尽管它们最终都会变为超新星,但究竟以何种形式爆发却尚未可知。超巨星可能形成中子星或是黑洞或是湮没自己。Crowther说,无论它们的命运如何,“我们依然说不清楚”。

美国马里兰州巴尔的摩市空间望远镜科学研究所的天文学家Nolan Walborn认为,这是一篇“艺术级的论文,必将成为一个经典”。他解释说,几十年来,天文学家一直在讨论恒星的理论质量极限。但这篇论文“令人信服,因为它给出了所有必要的数据”,表明这些超巨星是迄今为止最大已知恒星的真正候选者。

美国马萨诸塞州剑桥市哈佛-史密森天体物理学中心的天文学家Scott Kenyon对此表示赞同。他说:“这是一项完美的研究成果”。但他也指出,唯一可能的陷阱是,其中一颗或更多的超巨星可能是一对恒星——这需要进行额外的观测加以确定。Kenyon表示,无论如何,行星的质量上限似乎“比我们对这些恒星如何形成的认知能力提升得更快”。


EurekAlert!





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