大恒星的诞生之谜

　　□黄永明

　　体重过高是个恼人的问题——对于天上的一些恒星来说也不例外。在我们的星系中，有一些恒星质量十分巨大，最大 者可能达到太阳质量的100倍，是什么样的过程造就了这些巨人之中的巨人？这一直是个难解之谜。今年，来自中国、日本 和英国的一个国际天文学家小组为这个问题的解答找到了重要线索。

　　对于大质量恒星的形成过程，天文学家从理论上提出了两种可能性：一种是，这些恒星是由一些小质量的恒星碰撞融 合而形成的；另一种是，这些大家伙也像我们的太阳一样，是在引力坍缩和物质吸积的过程中诞生的。那么，究竟哪一种是真 实的情况呢？

　　德国的一个天文学家小组在去年曾经提出，他们观测到了一个正在形成之中的大质量恒星，质量相当于20个太阳， 而它正处在跟太阳十分相似的形成过程中。这个发现让研究人员感到困惑，因为在理论中，当原始恒星的质量达到太阳的8倍 以上时，它辐射出去的光芒会形成巨大的“光压”，阻止更多的物质下落到恒星上，恒星的增重应该到此为止。

　　“但也不见得完全是这样。”中科院紫金山天文台的江治波研究员说，“理论上也有一些解决的办法，能够让更大质 量的恒星也得到下落的物质，这些办法能解决到40个太阳质量。”

　　德国小组的发现最初被认为是大质量恒星能够在物质的吸积过程中诞生的一个明证，但是江治波等人的研究发现，事 实并非如此。他们在今年4月份的《自然》杂志上报告称，观测表明，那颗原始恒星的质量只有太阳的2.5至8倍，可能根 本就不是一颗大质量恒星。

　　利用位于美国夏威夷的峁星团望远镜，江治波研究员领导的中日英天文学家小组还对著名的猎户星云中的另一颗正在 形成之中的大质量恒星进行了观测。如果仅仅从普通的红外波段来观测，那么并不会看到什么奇异之处，而该小组拍摄的偏振 光照片则揭示了这颗恒星的秘密。

　　你拿绳子来抖一下，就会看到一列波，而这列波是在一个平面里的，这就是偏振。光波的磁场、电场的变化也处于相 应的偏振面里面。自然光由很多光子组成，而这些光子的偏振面是不统一的，当阳光照在湖面上，经过反射的光可以形成有特 殊偏振模式的光。与此相似，形成中的恒星发出的光，经过周围物质结构的反射，也会成为有特殊偏振模式的光。

　　江治波等人通过拍摄被反射后的星光发现，在这颗恒星的两极之外，存在物质的外向喷流，在照片中表现为奇特的蝴 蝶状结构。

　　经过计算机模拟，该小组发现，在这颗至少有7倍太阳质量的原始恒星周围，环绕着一个物质盘，襁褓中的恒星正在 从这个盘中获得食物。“我们研究的这颗恒星属于大质量恒星。虽然理论上把8倍太阳质量以上的恒星划归大质量恒星，但这 并不是一个绝对的标准，一颗恒星是否属于大质量恒星，还要看具体的物理特征。”江博士介绍说。

　　他们的发现提供了迄今最为直接的表明大质量恒星周围存在物质盘的证据。作为第一作者，江治波9月份发表了他今 年在《自然》杂志上的第二篇论文。来自日本国家天文台和英国赫特福德大学的天文学家也参与了研究。研究小组表示，他们 的发现强有力地支持了理论上认为的至少7倍太阳质量的恒星拥有与低质量恒星相同的形成过程。

　　另一方面，他们的研究结果也尚不能完全排除大质量恒星形成的另一种理论上的猜测，虽然这种猜测现在看起来不大 可能。“条件十分苛刻。”江博士说。如果大质量恒星是在小恒星的碰撞中形成的，那么它形成的环境一定十分特殊，因为这 个过程要求小恒星的密度相当高。在年轻星团中，恒星的密度是1立方秒差距(1秒差距相当于3.26光年)的空间范围内 存在1万颗恒星，而如果要碰撞形成大质量恒星，密度还得比这大1000到1万倍。并且，碰撞还必须在相对很短的100 万年中发生。到目前为止，天文学家还从未直接观测到碰撞形成大质量恒星的现象。

　　更多的观测还在进行。“如果将来我们能够观测到40倍太阳质量的恒星的形成过程也与太阳相似，那么我们就可以 确定这就是大质量恒星的真实诞生方式了。”江治波说。

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