当前位置 爱读书 探索 正文

我国郭守敬望远镜观测到了一个本不该出现在银河系内的恒星

我们的银河系囊括了数千亿颗恒星,光芒辐射16万光年的空间,虽说在930亿光年的可观测宇宙中,银河系不过是2万亿个星系之一,但仍是无数星球的乐园。

我国望远镜重大发现,银河系现“非法入侵”的恒星,构成元素极端

星系之所以被称为星系,必然是因为这一系列的恒星都有着共同的特征,不符合这一共同特征的恒星必然不是从该星系创生。

就像是你开车穿过钢筋混凝土构造的城市,天空突然掉下一只海星,你肯定不会认为它是城市中出生的。

我国望远镜重大发现,银河系现“非法入侵”的恒星,构成元素极端

我国科学家也通过我国郭守敬望远镜观测到了一个本不该出现在银河系内的恒星。这枚恒星编号为J1124 + 4535,位于北斗七星方向的“大熊座”。

为什么说它“不应该出现在银河系”呢?

比例失调的恒星

郭守敬望远镜是一架5度横卧于南北方向的中星仪式反射施密特望远镜,是世界上光谱获取率最高的望远镜,位于河北省的国家天文台兴隆观测站。

我国望远镜重大发现,银河系现“非法入侵”的恒星,构成元素极端

郭守敬望远镜

所谓光谱,就是指恒星光所含的颜色。原子本身是没有颜色的,但是不同元素电子跃迁产生的光的能量会有所不同,因此不同元素的放出的光的颜色也就不同。

恒星的光在通过三棱镜后会折射出几种不同的颜色,这就是恒星的光谱。通过分析这些不同的颜色,就可以了解恒星内部的组成元素。就像你只需要看一眼颜色就能知道一张“毛爷爷”的面值多少。

我国望远镜重大发现,银河系现“非法入侵”的恒星,构成元素极端

超强的光谱获取能力使得郭守敬望远镜在恒星观测上有着得天独厚的优势。

早在2018年8月,我国科研团队就曾使用郭守敬望远镜发现了一个奇怪的恒星,这颗恒星锂元素的含量是类似恒星的3000倍,是目前人类观测到的锂含量最高的恒星。在2019年11月28日,郭守敬望远镜又发现了一颗迄今为止发现的质量最大的恒星级别黑洞。

我国望远镜重大发现,银河系现“非法入侵”的恒星,构成元素极端

本次郭守敬望远镜发现的恒星J1124 + 4535正是得益于其超强的光谱分析能力。

通过光谱读数显示,该恒星的含量极低,但是重元素的含量却是异常的高,这与银河系中其周围恒星的元素比例相去甚远。就跟草莓地里长出蓝莓一样。

异常的元素比例显示了其并非是银河系原生的恒星,而是在某一时刻闯入银河系的“入侵者”。

科学家认为,恒星J1124+4535很可能来自于一个被银河系吞噬的矮星系。

合并与重元素

“氢氦锂铍硼,碳氮氧氟氖……”对于很多人而言,化学元素周期表肯定有所耳闻。然而宇宙中并非118种元素全都一应俱全,除了氢、氦等较轻的元素外,那些重元素是如何生成的仍是一个未知答案。

我国望远镜重大发现,银河系现“非法入侵”的恒星,构成元素极端

目前科学界普遍认为,铁之前的元素可以通过恒星内部的热核聚变产生,而超新星爆发中子星合并则会产生另外的重元素

因此重元素的含量直接表示着这一个星系的年龄。像是年轻的星系,由于死亡过的恒星数量少,没怎么经历过超新星爆发产生重元素,因此其恒星主要由氢和氦这样的轻元素构成。

我国望远镜重大发现,银河系现“非法入侵”的恒星,构成元素极端

而年龄较大的星系由于经历了很多超新星爆发,内部很多二代星甚至多代星,这些多代星就会包含前代超新星制造的重元素,因此对于年龄较大的星系来说,它的重元素含量会显著高于年轻星系。

当然,还有一种情况也会导致一个星系的重元素含量提高——碰撞

我国望远镜重大发现,银河系现“非法入侵”的恒星,构成元素极端

我们在说重元素产生原因时曾提到过“中子星合并”可以产生重元素,事实上,类似金、铂这样的稀有金属往往就产生于中子星合并。

在中子星合并的过程中,数百个中子会组成不稳定的“原子核”,随后会快速发生β衰变,部分中子释放电子变成质子,从而变成稳定的重原子核。根据2019年6月19日《自然》杂志发表的文章中的数据,宇宙中约20%的重元素来自于中子星合并。

我国望远镜重大发现,银河系现“非法入侵”的恒星,构成元素极端

除此之外,超新星爆发也会以类似方式产生重元素。不仅仅是大质量恒星死亡会产生超新星爆发,两颗恒星撞击也可以产生大规模的超新星爆发,造就大量重元素。

就像上面说的,重元素我们可以认为其来源有三种:大质量恒星超新星爆发、恒星碰撞的超新星爆发、中子星合并。记住这一条,后面会有用。

同时,一般矮星系的演化速度会比银河系这样的大星系的演化速度慢,就像是按了“慢放键”一般,演化速度慢就意味着曾经死亡的恒星数量不多。

我国望远镜重大发现,银河系现“非法入侵”的恒星,构成元素极端

而太阳大小的恒星最多只能生成“碳元素”,“铁”之前“碳”之后的那些更重的元素就需要更大的恒星在濒临死亡时生成。

矮星系由于死亡过的恒星少,大质量恒星的数量也少,因此像一类的金属元素含量低。这正是此次发现的恒星J1124+4535的主要特征之一:镁元素含量极低

我国望远镜重大发现,银河系现“非法入侵”的恒星,构成元素极端

其次,在大星系吸收矮星系时,可能会造成恒星碰撞,从而产生超新星爆发或者中子星合并,这就会在矮星系入侵区域产生大量的重元素。

我国望远镜重大发现,银河系现“非法入侵”的恒星,构成元素极端

正是基于以上的推测,科学家断定恒星J1124+4535源自于一颗被吸入银河系的矮星系。

总结

回顾全文,科学家通过郭守敬望远镜对恒星J1124+4535的光谱进行了分析,发现其与银河系内周围的恒星元素比例十分不一致,且符合矮星系演化与星系合并碰撞的特征,因此认为恒星J1124+4535来自银河系吞并的一个矮星系。

根据天文学家推测,银河系中央隆起的核心球正是100亿年前银河系与一个雪茄形矮星系合并后的产物,那次合并导致几十亿枚恒星进入银河系核心。

我国望远镜重大发现,银河系现“非法入侵”的恒星,构成元素极端

吞并事件也一直在发生,就像是银河系正在吞并周围的矮星系大麦哲伦星云

该研究发表于2019年4月30日出版的《自然-天文》杂志。

喜欢文章欢迎点赞、评论、转发,记得关注,谢谢大家。

本文来自网络,不代表爱读书立场,转载请注明出处。本站尊重版权,如果侵犯您的权益,请通知管理员立即删除。

发表评论

电子邮件地址不会被公开。

联系我们

联系我们

0371-68342113

在线咨询: QQ交谈

邮箱: 200768998@qq.com

工作时间:周一至周五,9:00-17:30,节假日休息

关注微信
微信扫一扫关注我们

微信扫一扫关注我们

关注微博
返回顶部