哈爾濱中軟分享：宇宙中巨型恆星的數量奇多

對喜愛戲劇性的人而言，宇宙可能頗有些無聊。目前宇宙生成的大多數恆星都屬於M型紅矮星，質量不到太陽的一半，在燃燒數萬億年之後，便會隨著燃料耗盡而漸趨黯淡。大型恆星的質量則為太陽的十倍以上，最終會在爆炸中消亡，形成黑洞等奇異天體，但此類恆星在當前宇宙中相對比較罕見。

不過，這只是我們過去的看法。一項針對銀河系周邊恆星形成區域的研究發現，該區域存在大量質量為太陽30倍以上的恆星，甚至有許多超過了太陽的60倍。這項發現說明，我們也許能發現更多超新星和黑洞。並且，我們對恆星形成模式的認知也許存在根本性錯誤。

「大」亦有限

氣體與其它物質被引力結合在一起，便形成了恆星。但角動量、摩擦熱等因素則與引力「背道而馳」。上述作用達到某種平衡之後，才能形成恆星，因此恆星的物質數量存在上限，太多便會激發核聚變。一旦發生核聚變，恆星產生的熱和光便會驅逐任何未被「吸納」的物質。

總的來說，這便是現代宇宙中小型恆星更加常見的原因（早期宇宙的物理機制與當今有所不同）。因此，如果對星系展開充分調查，確定不同質量的恆星數量，便會發現其數量隨著質量的增加不斷減少。通過模擬恆星形成過程，科學家估計出了恆星數量下降的速率。

從這一下降趨勢中可以推斷出，當恆星質量大到一定程度時，數量便會下降至零。按照上述機制，不可能形成質量超過這一上限的恆星。

這在鄰近星系中似乎可以說得通。但有些跡象顯示，在恆星形成十分密集的區域，情況並非如此。這些區域往往十分遙遠，但大麥哲倫星雲則是個例外。這是一個圍繞銀河系旋轉的小型衛星星系，位於其中的「蜘蛛星雲」（30 Doradus）擁有大量年輕恆星，其中不少質量頗大，有一顆或為我們目前觀察到的質量最大的恆星。

星暴

因此，一支由多位天文學家組成的團隊決定對甚大望遠鏡收集的蜘蛛星雲數據展開分析。由於分析雙星較為困難，他們將單顆恆星的光譜特性作為研究重點，通過恆星的光譜信息判斷其年齡和大小。

結果發現，許多恆星都相當巨大。在天文學家觀察的452顆恆星中，有247顆的質量為太陽的15倍以上，意味著它們最終都將以超新星的形式爆炸。總的來說，大型恆星的數量似乎比模型顯示的多得多。因此，蜘蛛星雲中恆星質量的上限並沒有我們預計的那麼低。科學家此前認為，恆星質量上限為太陽的150倍，但該研究說明實際應為200倍以上（還有研究人員稱，該區域的一顆恆星質量約為太陽的300倍）。並且，他們的研究數據排除太陽質量500倍恆星的置信度只有90%。

這並不是說整個宇宙中的大型恆星數量都像蜘蛛星雲中一樣多，因為發生星暴的環境往往與銀河系這種成熟星系中的普遍情況大相徑庭。並且，由於蜘蛛星雲是科學家調查的首個對象，我們甚至不清楚其它星暴區域是否也是如此。但如果情況屬實，宇宙中的巨型恆星數量應當比我們此前認為的多得多。

這意味著我們建立的恆星形成模型尚不完善，無法有力解釋星暴的發生條件。這也說明，我們對各種宇宙時間發生概率的預期存在誤差。超新星爆發的幾率也許比我們的預期高70%，且生成的金屬多達此前預計的三倍。黑洞合併的幾率也應高達此前預計結果的2.8倍。

上述數值存在很大的實驗誤差。但隨著我們探測短暫天文事件和引力波的能力不斷增強，我們將能夠更好地判定發生此類事件的頻率上限。

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