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科学家用计算机模拟大爆炸后恒星形成过程图

2019/06/19 来源:眉山信息港

导读

超级计算机模拟恒星形成过程首批恒星的初始质量仅为太阳1%.原恒星周围的气体分布据国外媒体报道,美国科学家日前称,他们近在实验室

  超级计算机模拟恒星形成过程

  首批恒星的初始质量仅为太阳1%.

  原恒星周围的气体分布

  据国外媒体报道,美国科学家日前称,他们近在实验室设计了一全新的天体模型,并利用超级计算机成功模拟了宇宙大爆炸后首批恒星形成的过程。这是目前为止人类对恒星早期进化过程为细致精确的模拟演示。

  首批恒星的初始质量仅为太阳1%

  美国哈佛大学天体物理学家拉尔斯-赫因奎斯特称,这一模型同样遵循基本的物理规律,这也是宇宙形成初期所必然遵循的自然规律。正是在基本物理规律的作用下,一团团冰冷的气体才会终汇聚形成巨大的恒星胚胎,即所谓的“原恒星”。拉尔斯认为,只有采用物理学理论,才有可能更准确地估计早期原恒星的形成过程。在恒星形成的初期,神秘的“暗物质”提供了初的重力作用力。氢和氦等气体在这种重力作用下,逐渐汇聚形成一个个巨大的气体团。随着气体的冷凝,浓缩的气体不断释放能量,原子开始聚合形成分子。分子的形成将进一步冷却气体团,从而导致更大规模的气体冷凝和浓缩。

  与以往的模型不同之处在于,拉尔斯的模型首次将“复合辐射转移”的冷却过程作为一重要因素考虑在内。恒星胚胎终形成的重力不可能再继续冷凝、浓缩更多的气体,因为浓缩的气体肯定会产生一定的气压。气压过大,也有可能会导致恒星胚胎的崩溃。随着气体的冷凝浓缩,气压也在不断增加。当两者达到一个平衡点时,意味着一颗原恒星的形成。早期的原恒星主要由氢和氦两种基本元素组成。这种膨胀的实体意味着,由早期原恒星形成的终星体将可能会产生更多、更重的元素,如氧、碳、氮和铁等。

  模拟实验结果表明,原恒星的形成初期可能仅仅只有太阳质量的1%。但在随后的1万年间,原恒星不断膨胀增大,其质量甚至会增长到太阳质量的100倍之多。拉尔斯的模型找到了原恒星形成的关键平衡点,以往的任何模型都没有取得如此细致的模拟结果。研究人员希望能够通过这种模型,找到原恒星进化为终真正星体的关键点。

  多数恒星形成于大爆炸初期

  科学家们表示,在宇宙大爆炸发生后不久太空中就出现了一个恒星“婴儿潮”时期,而不是此前一些观点所说的大多数恒星都是在宇宙150亿年发展过程中期逐渐形成的。直到现在,很多科学家还认为上述恒星大量形成的时期是在75亿年前。纽约州立大学的天文学家凯尼斯-兰泽塔及其同事对此提出了质疑,他们在研究当中使用了更先进的颜色分析技术,利用这种技术能够对哈勃太空望远镜拍摄下的图片进行更进一步的研究,判断出距离太阳系更远的星系,这些星系较之距离太阳系较近的星系寿命更长,其形成的时期距离宇宙大爆炸的时间也更近。

  科学家表示,让一些科学家得出错误结论的原因是他们在分析太空图片时没有考虑到即便是一颗异常明亮的星体如果距离太阳系过远也有可能看起来非常暗淡,因此那些亮度为中等的星体很可能被研究人员忽略掉了。科学家称经过分析认定,在宇宙大爆炸后5亿年太空中就出现了快速形成的星体群。这位天文学家指出,认为大多数恒星是在75亿年前大量形成,而宇宙大爆炸初期几乎没有恒星形成的传统观点是错误的,相反,大量恒星在宇宙大爆炸之后不久就形成了,到75亿年前恒星形成的数目已显著减少。根据这一理论,在宇宙大爆炸初期形成的恒星数量应该是现在的10倍甚至更多。(刘妍)

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