【最新研究】計算機模擬結果顯示:宇宙首批恒星單個質量可達太陽10萬倍

宇宙誕生后經歷過多次「相變」。熾熱的原初物質逐漸冷卻,導致每一時期的物理學特性都有差異,就像物質形態在不同溫度條件下發生的變化一樣。
而在年輕宇宙的最后一次「相變」期——「再電離」期內,年輕宇宙中曾經出現過超級巨大的恒星。這些巨星隸屬于宇宙誕生后出現的第一批恒星。今天的宇宙中已經不存在這樣的超級巨星,到目前為止我們也未曾間接地發現過這樣的恒星。所以天文學家對于它們的質量究竟可以達到多大眾說紛紜。

距離今天最近的宇宙「相變」期——「再電離期」模擬圖。Paul Geil / Simon Mutch / 墨爾本大學
最流行的說法是它們的質量一般是太陽的幾百倍,也有人說它們和現代恒星相差無幾。但最新的計算機模擬結果讓人感到吃驚,這些巨無霸的質量可達太陽的10萬倍。
恒星由氣體云蛻變而來。氣體云要變成恒星,必須在很小的空間內迅速聚集起大量質量,直至越過核聚變的臨界點。但這一過程會不可避免地導致物質升溫,溫度一旦升高,粒子的運動加速,物質就會趨向于阻止自身繼續坍縮。因此假如沒有「散熱」機制,氣體云就會很快被自身產生的熱量驅散,最終無法變成恒星。

在恒星誕生過程中,有一種所謂的「冷吸積」效應十分關鍵。囿于技術的局限,以往較少在計算機模擬中考慮這一效應并加以跟蹤。而新的模擬考慮了這一效應,并對早期宇宙低溫云團形成之初行為方式的細節進行了深入考察。
新結果顯示,早期宇宙巨型物質團塊中心的吸積盤,會遭受低溫致密物質流的大規模沖擊,這種沖擊形成的沖擊波,會導致氣團失去穩定并急速坍縮。

早期宇宙巨型物質團塊的質量一般可達太陽的數萬倍,在某些情況下甚至可以達到太陽的10萬倍,因此它們一旦坍縮,幾乎都可以迅速形成超大質量恒星。
恒星在宇宙中的演化已經進行了三代。這三代恒星的特性因其形成時期宇宙物理特性的差異而有所不同。
第一代恒星又稱III族恒星,它們質量巨大,幾乎不包含任何比氫和氦重的「金屬元素」,最為「純潔」。這代恒星迅速形成,迅速燃燒,也迅速逝去。

第二代恒星又稱II族恒星,是在第一代恒星的廢墟上形成的,它們含有比第一代多的「金屬元素」(質量占比在0.1%以下)。
第三代恒星又稱I族恒星,它們又是在第二代恒星的廢墟上出現的。它們的體內含有大約1%的「金屬元素」。我們的太陽即屬于第三代恒星。


[圖擷取自網路,如有疑問請私訊]

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