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恒星的演变历史:对恒星的观测从未停止

导语:在星团中,恒星群发出的星风会用紫外线辐射驱散残留在周围的星云。之后,一部分星团中的恒星仍然被束缚在星团中,其他部分星团中的恒星逐渐解散,彼此远离,成为独立的恒星系统。几年前,哈勃拍摄了许多遥远的恒星的照片,还拍到了相对近的一些恒星的近照。仔细研究这些恒星,有助于天文学家了解恒星形成和演化的规律。

01人类对于恒星的观测

1、望远镜的观测结果

从望远镜拍摄到的影像中,银河系和其他星系中的众多恒星的密度如同沙滩上的沙粒一样——它们彼此间的距离只是几光年或更小,但到地球的距离却是几十万光年,甚至几千万光年,这使得两颗恒星角距非常小。正如两个人虽然相距1米,却在一千米外看二人,很难分清。

恒星的演变历史:对恒星的观测从未停止

地球上的望远镜只能分辨这些最亮的恒星。但哈勃的分辨率是地面望远镜分辨率的10倍。与地面望远镜相比,哈勃能够从遥远的星系中看到更多的恒星。

2、WFC3的观测

在2009年,宇航员用第3代宽场摄像机(WFC3)取代了哈勃上面的第二代宽场和行星摄像机(WFC3),这是2009年第5次也是最后一次维护哈勃。此后不久,一个团队开始实施“WFC3银河核球珍宝项目”(theWFC3GalacticBulgeTreasuryProgram)。

该项目的核心任务是:将哈勃定位到接近银河系核心的4个区域中,包括Baade区、OGLE29区、Stanek区。四个区域中的恒星发出的光,在去往地球的途中,未被尘埃和气体严重遮蔽,就像人类探索银河系内部秘密的窗口,因而也被称为“窗户”,如“Baade窗”、“人马窗”。

对哈勃WFC3的观测获得了这四个区域的图像。图中众多的星星就像珠宝盒里放着许多星星。从那以后,研究者们在哈勃获得的图像中观察了数以百万计的类似太阳的恒星,揭示了银河系中各种恒星演化的重要信息。研究表明,银河系中的核球是非常活跃的,星体中有各种不同的年龄层,以不同的速度漂移。

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3、哈勃的观测结果

“哈勃”不仅能分辨银河系中大量的恒星,而且还能分辨出银河系以外的许多其他星系。其中最著名的星系是仙女座星系(M31),距地球约250万光年。

在哈勃拍摄的NGC300群星上,还显示出与仙女座星系相似的星群特征。NGC300距地球大约6百万光年,位于玉夫座方向。

它强大的分辨力使得它不仅能在遥远的星系中辨别出颗恒星,而且能追踪到像大麦哲伦云星系中的“30Dor#016”这样的快速移动的恒星,比如大麦哲伦云星系的狼蛛星云(“剑鱼座30”)。30Dor#016的质量是太阳质量的90倍,年龄约为200万年。这艘船以每秒100多公里的速度奔逃。

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当我们观看了哈勃拍摄的星体和颗恒星的合照后,我们再来看看哈勃拍摄的各个阶段的恒星。首先,我们从哈勃拍摄到的恒星与初生恒星产生的“喷泉”开始。

02恒星的演化历史

1、恒星最初的孕育

现在我们知道,孕育恒星的星云在分裂成几个较小的星云后,每一个都会收缩。在收缩过程中积累大量的热。由于天文学家博克(BartBok)在1947年首次对这些星云的碎片进行了研究,并推测其内部正在形成恒星。大球像一团乌云,漂浮在星云中,彼此孤立。

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在哈勃拍摄的众多星云中,可以看到大量的博克球。大多数博克球质量是太阳质量的2-50倍。球体内的气体持续收缩,外层分子不断落到核心上,博克球因此收缩。

2、恒星的收缩

它的收缩可分为两个阶段:第一阶段,气体在重力作用下迅速收缩,这是“快速收缩”阶段;第二阶段:温度上升,产生强大的外部压力,使气体停止迅速下降,气体收缩变慢,称为“慢收缩”阶段。

一般而言,博克球内的天体发出的辐射主要是红外线和射电辐射,几乎不发出可见光。所以,如果用望远镜观察博克球发出的可见光,就会看到乌黑云。但是,如果观察它们发射出的红外和射电波,就能看到核心的天体。

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缓慢收缩阶段的博克球的核心是“原恒星”,它即将成为真正的恒星。包着原恒星的博克球就像是恒星的茧房。

原始恒星的核心还没有开始核反应,它吸收周围的气体,把一部分能量转换成热量。原星发出的光度会发生比较剧烈的变化。由于金牛座T(TTauri)是一种典型的原恒星,所以人们把原恒星称为“金牛座T行星”。

3、HH天体的介绍

上面标有HH1150和HH30标志的发光星云被称为Herbig-Haro天体,简称HH天体。这是一种现象,原恒星释放的物质在周围激发。这类“喷泉”出现在第一章展示的哈勃20周年纪念图上。

Herbig-Harrow天体广泛分布于宇宙中,迄今已发现超过1000个赫比格-哈罗天体。目前,在银河系中估计有150,000个赫比格-哈罗天体,但是大部分天体由于距离地球太远,人类很难分辨。一般而言,Herbig-Harros离被激发的原恒星比较近,但是有些Herbig-Harrow天体距离很远,似乎是完全孤立的赫比格-哈罗天体。

Herbig-Harrow物体的生命周期通常只有几千年。同一颗原始恒星喷流产生的喷流,在周围的物质中产生多个赫比格-哈罗天体,它们就像是一条直线上的珍珠。SVS13原恒星,距地球800光年左右,是一个典型的例子。Hubbig-Harrow观测到5个由其喷流激发的天体,其编号分别是HH7、HH8、HH9、HH10和HH11。

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这些原恒星所吸附的物质将形成一个围绕原恒星赤道附近的圆盘。特定条件下,这张盘上的大量气体和尘埃逐渐聚集成各种行星(类似木星、地球)、小行星和其他小型天体。绕原恒星的圆盘与原恒星的旋转轴垂直。一般说来,当人们观察原星时,都被周围圆盘中的物质所阻挡。

结语:如果原恒星的旋转轴正好对准了地球,那么观测者就不会受到赤道附近物质盘的遮挡,因此很容易看到原恒星和围绕它的物质盘,这使得我们能够非常方便地研究原恒星及其周围圆盘的演化。

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