恒星之间的“做爱”:绚美的星爆

放大字体  缩小字体 2018-04-06 19:46:06  阅读:774+ 来源:本站原创 作者:甄妮

  根据基本假设,恒星诞生自一个缓慢、渐进的过程,直到最后,它的能量才爆发出来。

  在巨大的气体云中,引力会缓慢地将周围不同方向分散的物质拉向一个中心,并使之成长得更为紧密。

  当云体的质量大到足以克服气体内部的压力时,它的引力会突然坍塌,并将更多的物质聚集到它小小的核心上,氢转变成氦的核聚变反应随之开始。

  但是天文学家已经知道,真实的故事没有那么简单。云体的自转和磁压,打个比方,会使得气体无法聚集起来形成新生的恒星。

云体的自转和磁压

  这个系统中最复杂的部分可能是湍流,它会将气体云拉入混乱的旋涡。不过最近我们已经更好地掌握了湍流效应是如何影响这些系统的。

  我们对它们所知越多,事实就越清楚,湍流其实是许多恒星诞生的关键因素。

  在对恒星形成过程的研究中,存在着一个长久的谜题——“星爆”:这是星系碰撞区域非常引人注目的成团恒星特征。

  依据恒星形成的简单模型,碰撞产生的湍流旋涡会干扰气体云中的引力坍缩,并阻止恒星的形成。

  但看着这些美丽的星爆照片——如上面的触角星系——就可以知道,我们的模型中很明显地缺少了什么。

“星爆”

  这一直是一个谜,直到一群法国学者中了天体物理学的大乐透:他们用了一台超级计算机,花了大量时间运行了一个模拟,整个过程超过8个月。

  感谢这台拥有4096个CPU的SuperMUC计算机,它运算了8百万个计算时,模拟出了触角星系的碰撞过程。

  从模型中,学者们获知了这个边长60万光年,分辨率为3光年的宇宙立方体中发生了什么。

  模拟显示,在碰撞的星系中并没有出现旋涡的迹象,而是产生了一种“压缩湍流”。它能够挤压星系中的气体云,使之密度增大到足以产生核聚变。

  学者们的文章已被2014年5月的皇家天文学学会月刊采纳。

  触角星系碰撞过程的计算机模拟。恒星在稠密的区域产生(黄色区域,尤其是红色区域) 。CEA-IRFU(宇宙基本定律研究协会)

  上个月还发表了另一项有待验证的研究,认为湍流也可能会形成恒星,听上去很高级。

宇宙星云图

  作者是加州理工大学的物理学家Philip Hopkins,他专注于一种称为“倾向性分布(preferential concentration)”的现象。

  当湍流旋涡围绕着与旋涡本身同样大小尺度的粒子旋转时,粒子就会试图跳出旋涡,并在相邻的空间中聚集起来。(倾向性分布最近也成为了对神秘的雨滴快速形成现象的一种解释)

  Hopkins猜测,湍流旋涡产生的效应,能够在足够小的区域内积累足够多的物质,从而引发引力坍缩。

湍流旋涡产生的效应可以引发引力坍缩

  这项研究中最奇特的部分是,倾向性分布考虑的不是通常组成恒星的氢或氦,而是那些较重的元素。

  天体物理学家管那些不是最轻的元素都叫“金属”,所以Hopkins给他的论文起的标题是《一些恒星是金属的》。

  如果他是正确的,那么正有一些奇怪的恒星在等着我们去发现。

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