天文學(xué)家揭開球狀星團(tuán)的起源的神秘面紗_焦點(diǎn)報(bào)道
發(fā)布時(shí)間：2023-06-24 12:45:40 文章來源：cnBeta
來自日內(nèi)瓦、巴黎和巴塞羅那大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)了強(qiáng)有力的證據(jù)，證明在

來自日內(nèi)瓦、巴黎和巴塞羅那大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)了強(qiáng)有力的證據(jù)，證明在大型星團(tuán)中看到的奇特現(xiàn)象可以用超大質(zhì)量恒星來解釋。球狀星團(tuán)是宇宙中質(zhì)量最大、最古老的恒星群，容納了多達(dá)一百萬顆單獨(dú)的恒星。這些同時(shí)誕生的恒星擁有獨(dú)特的化學(xué)構(gòu)成，表現(xiàn)出其他任何恒星群所沒有的異?，F(xiàn)象。


【資料圖】

科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了強(qiáng)有力的證據(jù)，證明當(dāng)球狀星團(tuán)在130億年前形成時(shí)，球狀星團(tuán)內(nèi)存在著超大質(zhì)量的恒星。這里是距離地球22000光年的球狀星團(tuán)M13的圖像，它由100萬顆恒星組成，被擠壓在150光年寬的空間里。資料來源：HST STScI NASA ESA

了解這一獨(dú)特的特征代表了天文學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)重大難題。此前，來自日內(nèi)瓦大學(xué)和巴塞羅那大學(xué)以及巴黎天體物理研究所（隸屬于法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心和索邦大學(xué)）的研究人員猜想，他們已經(jīng)在球狀原星團(tuán)中探測(cè)到了這些恒星的最初化學(xué)證據(jù)。這些原星團(tuán)是在大爆炸后大約4.4億年才出現(xiàn)的。

這些結(jié)果是通過詹姆斯-韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)獲得的，發(fā)表在《天文學(xué)和天體物理學(xué)》雜志上。

球狀星團(tuán)是分布在一個(gè)球體中的非常密集的恒星群，其半徑從十幾到一百光年不等。它們可以包含多達(dá)100萬顆恒星，在所有類型的星系中都能找到。我們的星系就有大約180個(gè)這樣的星系。它們最大的謎團(tuán)之一是其恒星的組成：為什么會(huì)有如此多的變化？例如，氧氣、氮?dú)?、鈉和鋁的比例在每顆恒星之間都有所不同。然而，它們都是在同一時(shí)間，在同一片氣體云中誕生的。天體物理學(xué)家說的是"豐度異常"。

壽命很短的怪物

來自日內(nèi)瓦大學(xué)（UNIGE）和巴塞羅那大學(xué)以及巴黎天體物理研究所（CNRS和索邦大學(xué)）的一個(gè)團(tuán)隊(duì)在解釋這一現(xiàn)象方面取得了新進(jìn)展。在2018年，它已經(jīng)開發(fā)了一個(gè)理論模型，根據(jù)這個(gè)模型，超大質(zhì)量的恒星在這些星團(tuán)的形成過程中會(huì)"污染"原來的氣體云，以異質(zhì)的方式使其恒星富含化學(xué)元素。

"今天，由于詹姆斯-韋伯太空望遠(yuǎn)鏡收集的數(shù)據(jù)，我們相信我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了這些非凡恒星存在的第一個(gè)線索，"UNIGE理學(xué)院天文學(xué)系的全職教授Corinne Charbonnel解釋說，他也是該研究的第一作者。

這些天體怪物的質(zhì)量是太陽的5000到10000倍，其中心溫度是太陽的5倍（7500萬℃）。但是要證明它們的存在是很復(fù)雜的。

""球狀星團(tuán)的年齡在100到130億年之間，而超級(jí)恒星的最大壽命是200萬年。因此，它們很早就從目前可以觀測(cè)到的星團(tuán)中消失了。"巴塞羅那大學(xué)ICREA教授、該研究的共同作者M(jìn)ark Gieles解釋說："只剩下間接的痕跡。"

通過光線揭示出來

由于詹姆斯-韋伯望遠(yuǎn)鏡的非常強(qiáng)大的紅外視力，共同作者能夠支持他們的假設(shè)。該衛(wèi)星捕捉到了我們宇宙中迄今為止已知的最遙遠(yuǎn)和最年輕的星系之一所發(fā)出的光。GN-z11位于大約133億光年處，只有幾千萬年的歷史。在天文學(xué)中，對(duì)宇宙物體的光譜分析是確定其特征的一個(gè)關(guān)鍵因素。在這里，這個(gè)星系所發(fā)出的光提供了兩個(gè)有價(jià)值的信息。

"已經(jīng)確定它含有非常高比例的氮和非常高密度的恒星，"UNIGE理學(xué)院天文學(xué)系副教授Daniel Schaerer說，他是這項(xiàng)研究的共同作者。"這表明在這個(gè)星系中正在形成幾個(gè)球狀星團(tuán)，而且它們?nèi)匀徊赜幸活w活躍的超大質(zhì)量恒星。氮?dú)獾膹?qiáng)烈存在只能用氫氣在極高溫度下的燃燒來解釋，只有超大質(zhì)量恒星的核心才能達(dá)到這種溫度，正如我們團(tuán)隊(duì)的碩士生Laura Ramirez-Galeano的模型所示，"Corinne Charbonnel解釋說。

這些新結(jié)果加強(qiáng)了國(guó)際團(tuán)隊(duì)的模型。這個(gè)模型是目前唯一能夠解釋球狀星團(tuán)中豐度異常的模型?？茖W(xué)家們的下一步將是利用詹姆斯-韋伯的數(shù)據(jù)，在遙遠(yuǎn)的星系中形成的其他球狀星團(tuán)上測(cè)試這個(gè)模型的有效性。

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