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  • 太阳质量8倍以上的恒星,活得很艰难,死得很早,反而却很重要!

    太阳质量8倍或更多的大质量恒星,它们活得很艰难,死得也很早。它们通常在被称为超新星的猛烈爆炸中结束短暂的生命,但大质量恒星的出生更是一个谜。大质量恒星形成于非常稠密、寒冷的气体和尘埃云中,但对这些区域知之甚少。2021年,在美国宇航局詹姆斯·韦伯太空望远镜发射后不久,科学家们计划研究其中的三个云层,以了解它们的结构。观察大质量恒星的诞生地,确定云层的实际结构对了解恒星形成过程非常重要。

    太阳质量8倍以上的恒星,活得很艰难,死得很早,反而却很重要!

    这些冷云的质量可能高达太阳质量的10万倍,密度如此之大,以至于它们在天空中看起来就像一个又大又黑的斑点。虽然它们看起来没有星星,但这些云实际上只是遮蔽了背景恒星的光线。这些黑暗的斑块布满了厚厚的尘埃,甚至阻挡了一些波长的红外光,这是一种人眼看不见的光,通常可以穿透尘土飞扬的云层。这就是它们被称为“红外线--暗云”的原因。然而,韦伯望远镜前所未有的灵敏度,使得即使在这些非常密集的区域也能观察到背景恒星。

    太阳质量8倍以上的恒星,活得很艰难,死得很早,反而却很重要!

    要了解大质量恒星是如何形成的,必须了解它们形成的环境。但是,让研究大质量恒星形成变得如此困难的一件事是,一颗恒星一打开,它就会辐射出强烈的紫外光和强风。康涅狄格大学物理学助理教授、红外暗云专家卡拉·巴特斯比(Cara Battersby)解释说:这些力量破坏了恒星诞生的环境,在恒星形成后看到的环境与最初有利于它形成的环境完全不同。

    太阳质量8倍以上的恒星,活得很艰难,死得很早,反而却很重要!

    红外暗云是大质量恒星可以形成的地方,如果在恒星形成或刚刚开始形成之前观察它们的结构,就可以研究形成这些大质量恒星需要什么样的环境。巴特斯比将这一过程比作烘焙饼干:一旦你烤好它们,它们就与面团本身完全不同。如果你以前从未见过面团,你可能不知道烘焙过程会是什么样子。红外暗云就像你烘烤前的生面团。研究这些云层类似于有机会看到饼干面团,看看里面有什么,并了解它的稠度是什么。

    大质量恒星的重要性

    出于各种原因,了解大质量恒星及其环境非常重要。首先,在大质量恒星爆炸性的死亡中,释放出许多生命所必需的元素。比氢和氦更重的元素(包括地球上生命的基石)都来自大质量恒星内部。大质量恒星将一个几乎完全由氢组成的宇宙转变为能够产生行星和生命丰富而复杂的环境。大质量恒星也会产生巨大的能量,它们一出生就会发出光、辐射和风,在星际介质中产生气泡,可能会在不同的位置引发恒星形成。

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    这些不断膨胀的气泡,也可能打碎正在形成新恒星的区域。最后,当一颗大质量恒星在壮观的爆炸中死亡时,它永远改变了周围的环境。

    博科园|研究/来自:美国宇航局戈达德太空飞行中心

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