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标 题[摘录]搜查第一代恒星
发信站铭传筑梦别境 (Sun Oct 2 15:12:33 2005)
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宇宙诞生後,所产生的第一代恒星,看起来会是什麽模样?它们如何演化与死亡?
关於这些问题,天文学家心中都有一份剧本,但都苦无证据,因为第一代恒星离我
们非常遥远,又是在久远之前形成的,因此即使用全世界最棒的望远镜,也很难观
测到--除非它们发生超新星爆炸。
激超新星(hypernova)是一种比超新星更剧烈的爆炸天体,通常伴随伽玛射线爆发
(gamma-ray bursts,GRB),因此,天文学家可以利用这些激超新星侦测来自第一
代恒星的遥远星光。
美国航太总署(NASA)史威福(Swift)观测卫星,侦测到一个红移高达6.29的GRB,
估算应该是130亿年前一颗恒星爆炸的结果,大约是宇宙诞生後不到10亿年的时期。
德州大学(University of Texas)理论学者Volker Bromm等人预测:Swift在可操作
期间内观测到的GRB中,可能有1/10都是来自红移5以上的遥远星体,也就是宇宙诞生
後10亿年左右死亡的星体。
绝大部分的GRB都是来自第二代以後的恒星,但如果我们够幸运的话,Swift将会侦测
到宇宙最早、最早一代的恒星,这些恒星的组成成分只有宇宙最原始的氢与氦。电脑
演算显示:这些最早的第一代恒星因天文历史之故,被称为第三星族(Population III
),其质量重达太阳质量的50~500左右,因此第三星族的恒星核融合反应速率非常快
,能量消耗快的结果,造成这些恒星寿命都不长,很快地便在爆炸中结束一生。
Bromm等人表示:他们猜测最近发生的这个GRB可能不是第三星族造成的,但这麽高的
红移值,仍然让这个GRB相当值得花功夫研究。Bromm等人寻找的关键之处在於:第三
星族究竟能不能产生GRB--一种爆发威力猛烈到足以让130亿光年远的星体被看见的现
象?答案是:能!第三星族的恒星质量庞大,其爆炸必定也非常猛烈,因此绝大部分ꨊ第三星族爆炸之後,应该都会形成黑洞。如果第三星族的恒星可能会是密近双星系统
的一员,另一伴星会撕扯将死的第三星族恒星的外层大气,使得爆炸发生时,可遮档
爆炸威力的物质变少,经超新星爆炸新诞生的黑洞所产生的喷流,就可轻易地冲击周
边物质,因此应该可以产生GRB。
太阳系邻近恒星中,约有一半左右的恒星为双星系统或聚星系统的成员。不过,究竟
有多少比例的第三星族恒星属双星系统,尤其是密进双星系统,仍属未知。天文学家
希望能以理论和观测双管齐下的方式,臆测出第三星族属双星系统的比例上下限--藉
由搜寻高红移GRB的方式,天文学家便可凭经验缩减上下限的范围;再改善电脑模拟的
方式,了解恒星形成过程的细节。
如果第三星族恒星中的双星系统相当普遍,那麽高红移GRB便是天文学家研究第一代恒
星的绝佳机会。而Swift则是天文学家第一个可用来研究高红移第三星族恒星形成过程
的利器。
相关研究发表在天文物理期刊(Astrophysical Journal )中,并可见於
http://arxiv.org/abs/astro-ph/0509303。
参考资料:
http://www.cfa.harvard.edu/press/pr0531.html, 2005.09.22
* 转载自台北天文馆
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