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最早恆星群像太空「阿拉丁神燈」

宇宙在「原始火球」、或「原處奇點」的大爆炸事件中誕生,在宇宙起源之後的幾億年出現了第一課恆星,恆星的產生在宇宙演化史上是一個標誌性的事件,光芒四射的恆星結束了極早期宇宙的「黑暗年代」,從宇宙誕生到幾億年演變的黑暗時期,氫和氦原子形成了主要的原子成分,但是,光子和原子混在一起,它們不能自由穿越,原子和分子物質難以反射可見光線。加拿大的科研人員計算了最早的發光天體可能出現的情形,第一批恆星可能彼此靠近,從而形成明亮的恆星群,黑暗的宇宙被第一批恆星的光芒「點亮」,好像黑暗的舞台被聚光燈照亮。第一批恆星相互聚集,它們的亮度十分驚人,相當於1億顆恆星「集體出場」,1億顆「超級聚光燈」的恆星光亮無比。加拿大西安大略大學的亞歷山大·德索薩和山塔努·巴蘇在英國皇家天文學會創辦的雜誌《月度通訊》上公布了早期恆星的研究成果。

加拿大的兩位科學學構建了恆星亮度的物理模型,恆星光度在恆星的形成過程中發生變化,原恆星氣體圓盤上的恆星通過引力塌縮方式產生。早期演化階段的恆星充滿混亂和狂暴的特徵,在原恆星氣體圓盤中心的團塊物質逐漸形成並劇烈旋轉,高溫、高壓的圓盤中心物質點燃恆星的核聚變反應,大質量恆星創造了超新星暴的閃亮,比整個原恆星氣體圓盤的平均亮度高出了100倍。第一代原恆星達到了最明亮的程度,它們仍然處在形成和吸入氣體物質的階段。

10顆到20顆原恆星組成了小恆星群,熱輻射爆發意味著光線增大亮度的背景將會持續很長周期,兩位科學家模擬計算的結果表明,一個由16顆原恆星形成的集群將亮度增大料1000倍,極不尋常的亮度相當於太陽的1億倍。最早恆星的生命周期非常短暫,從死亡恆星的大爆炸釋放了第一批重元素,比如:碳和氧,它們是生命的化學物質。

第一批恆星的閃射光線經歷了大約130億年的旅行,它們到達了地球,到達「遙遠」地球的光線變得十分微弱,在光線「長途跋涉」的時期,宇宙呈現了爆髮式增長的體積膨脹,第一批光線被不斷膨脹的空間拉伸為紅外光波,地球上的觀測者很難看到恆星的最早光波,然而,先聖孔子在《論語》中說,「工欲善其事,必先利其器」,下一代「超級觀測者」——詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(JWST)將替代目前的哈勃望遠鏡,詹姆斯·韋伯太空望遠鏡顯現了更強大的功能,也許從太空勘測中找到「第一縷曙光」。第一批恆星中的單個恆星也許很微弱,未來的詹姆斯·韋伯望遠鏡仍難以發現它們,兩位加拿大科學家的研究成果好似「撥開雲霧見太陽」,早期原恆聚集帶來了「群星閃耀」的光照,最早的恆星光線不會十分微弱。第一批原恆星的匯聚成為早期宇宙的「燈塔」,科學家以此作為指路明燈,第一批恆星的閃耀為科學家的探索行動指明了方向。

對未來的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡而言,關鍵的科學目標之一是如何發現最早的第一批恆星,科學家對新一代望遠鏡寄予厚望,它將是追索宇宙演化痕迹最重要的天文工具之一,如果一切進展順利,項目按預期的目標發展,那麼在未來的數年時間,天文學家也許最終觀測到宇宙最古老的燦爛光線。第一縷光線是宇宙的「希望之火」,它的出現結束了早期宇宙的黑暗時期,使得光明永駐太空,第一批閃耀恆星點亮了周圍的物質和空間,在第一批恆星之後出現的太陽恆星讓人類生活在「陽光燦爛的日子」。

(編譯:2015-4-24)

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