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2002
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星星瘦身的烦恼
对一颗年轻恒星的观察，提供了大质量恒星形成过程的新线索 April 22, 2005 
OurSci News Staff
黄永明
大质量恒星指的是质量大于8倍太阳质量的恒星（也有理论模型认为是10倍），1个“太阳质量”相当于1.99×1030千克。关于它们形成的过程，目前有两种不同的解释：一种是，它们是由中等质量的恒星相互碰撞、融合形成的，中等质量的恒星指的是质量在3到8倍太阳质量之间的恒星，这种情形最有可能发生在恒星密集的星团之中；另一种是，大质量恒星也是直接由星云坍缩形成。 一般认为后一种情况不大可能，但这种看法在去年受到了德国波鸿鲁尔大学的天体物理学家罗弗•谢尼（Rolf Chini）等人的挑战。 谢尼和他的同事发现，在编号为M17的星云附近，有一个暗黑的条形区域，而在该条形区域的两侧则各有一个呈扇形、相对明亮的区域——那是一个与条形区域垂直的沙漏形星云。 谢尼等人的观测表明，他们照片中的那个暗黑条形区域实际上是一个侧面面对观测者的吸积盘，沙漏形结构是吸积盘中原始恒星两极的喷流。通常的理论认为，正在形成的中小质量恒星就从这个盘中获得新的食物。 包括射电天文观测在内的其他深入观测表明，谢尼等人发现的这个吸积盘的质量不会低于110倍太阳质量，甚至有可能达到300倍太阳质量以上，它在已知同类中是质量最大者。他们的研究表明，现在，吸积盘中的原始恒星的质量已经达到了20倍太阳质量，并且还在增重。谢尼等人预测，随着原始恒星继续进食，它的体重最终可能达到33到43倍太阳质量。 而问题也从这里开始出现。 “一颗达到8倍太阳质量的恒星，它的辐射压和星风会阻止其对气体的进一步吸积。”谢尼告诉笔者。因而谢尼等人的新发现令人迷惑：既然恒星长到8倍太阳质量时就停止进食了，那么谢尼等人发现的这颗原始恒星何以在吸积盘中长到20倍太阳质量呢？他们在去年5月13日的《自然》上描述了他们的发现与困惑。 谢尼等人认为，他们的发现支持了一些新近的理论，这些理论认为质量高达40倍太阳质量的恒星的形成过程也有可能与中小质量恒星相似，即是由星云直接坍缩形成的。 但一年之后的今天，来自日本和中国的另一个研究小组的新近结果给谢尼等人的研究划上了一个问号。 日本东京大学的Shigeyuki Sako所带领的研究小组利用位于美国莫纳亚克峰的昴星望远镜（Subaru Telescope）对M17身旁这个名为M17-SO1的天体进行了独立的观测。参与者包括了日本数家天文研究机构以及中科院紫金山天文台的研究人员。
他们利用红外相机和摄谱仪，并结合自适应光学技术对这颗5000光年外的天体进行观测，结果表明，正在形成的恒星被巨大的沙漏形尘埃外壳所包裹着，这个外壳的大小相当于150个太阳系。 更重要的是，当他们综合了利用其他设备进行的后续观测所获得的数据后，发现正在形成之中的原始恒星的质量仅有2.5至8倍太阳质量，周围吸积盘以及分子云的总质量也不超过10倍太阳质量。他们的研究结果发表在了今年4月21日出版的《自然》杂志上。 于是，一颗正在生长的恒星在一年之内被“人为的”瘦身了。 “很可能我们的太阳形成之初的情景与M17-SO1是相似的。”Sako说。现在的理论认为，太阳是在大约46亿年前从一团与M17-SO1相似的气体和尘埃云中诞生的。 烦恼从何而来 天体物理学家认识大质量恒星形成过程的研究之所以进展缓慢，很主要的一个原因是，科学家们难以观察到大质量恒星。 处于形成过程中的恒星总是被星云包裹着，望远镜难以直接观察到它们的真面目。只有在一种特定的情况下，即原始恒星周围存在其他年长恒星时，观测才有可能实施。这是因为，周围年长恒星所发射出的星风吹散了原始恒星周围的星云物质，使得原始恒星直接暴露在视野之中。 但并不处于这种环境的原始大质量恒星，连确定它们的身份都是件困难的事情，因为科学家无法获得任何单一而直接的证据表明它们确实是形成中的大质量恒星。比如，虽然科学家能够通过观测得到候选天体的光度，而典型的原始大质量恒星的光度大约是太阳的一万倍，但这种光度也有可能是由一群亲密的恒星所造成的。 M17-SO1属于后一种情况，这就是为什么它正在遭遇体重烦恼。 References: 1. Silhouette Reveals Hidden Shape of Young Star's Envelope,NAOJ |Story| |
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