巨型恒星很可能是互相吞食和合并的综合作用结果

据英国《每日邮报》日前报道，德国波恩大学的研究人员提出了一项理论，或能够破解宇宙最大的谜题之一。2010年，美国国家航空航天局的科学家发现了4颗巨大的恒星，其质量约为太阳的300倍，是此前理论预计恒星所能达到最大质量的两倍。这令科研人员十分困惑，因为当前理论认为，恒星不可能自然地成长到这个尺寸。而波恩大学的科学家则表示，这些恒星之所以如此巨大很可能是恒星互相吞食和合并的综合作用结果。

4颗巨型恒星是大麦哲伦星云中R136星团的一部分，距地球约16万光年。在它们被发现之前，对于银河系和其他星系的观测普遍表明，恒星质量的上限约为太阳质量的150倍。这几乎可适用于任何恒星的诞生和形成。

作为论文合著者、该校帕维尔·克罗帕教授谈道：“新生恒星不仅存在相同的质量上限，除去它们的诞生地点不同，整个恒星的诞生过程似乎都是一致的。”而R136星团中这4颗超亮、超大质量的恒星却背离了这一广为认可的理论。

研究团队通过模型对这些恒星的相互作用进行了模拟。他们逐一叠加相关的恒星，力求尽可能地接近星团真实的聚合效果，最终形成了由17万恒星聚集而成的巨型恒星。在这一过程中，研究人员需确保所有的恒星都拥有正常的质量值，并按照符合理论的方式对其分布。

为了计算这个基本系统将如何随时间推移发生变化，构建的模型需多次处理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的能量，以及两颗恒星相撞时发生的情况，整个模拟过程变得更为复杂。

这种高强度的逐个恒星计算的方式被称为“直接N体模拟”，是最可靠也最精确的星团模拟方式。科研人员表示，这些计算一完成，他们便意识到这些超大质量的恒星并不神秘，它们出现在星团形成的早期阶段。众多大质量的恒星呈双星形式出现，两者之间距离很近，相互之间也经常出现随机的碰撞事件。有时这种碰撞就会促使两颗恒星相互合并形成一颗质量更大的恒星，并最终形成在R136星团中所观察到的那种超大质量恒星。例如当两颗大质量恒星紧密环绕对方，却因附近其他大质量恒星的引力作用而被拉开时，如果它们最初的圆周轨道的拉伸力足够强，这些恒星就可能发生碰撞并合并成单一的一颗超大质量恒星。

尽管大质量恒星相撞时会涉及许多极其复杂的物理过程，但科学家仍认为这一模拟结果能有力解释所观察到的超大质量恒星现象。

科技日报 张巍巍