黑洞和中子星加速它們(men) 周圍的物質，是高能量現象的來源，但它們(men) 產(chan) 生於(yu) 大質量恒星的死亡。這些恒星殘骸是前幾代恒星生存、死亡並豐(feng) 富了星際介質的最後證據

　　新浪科技訊 北京時間10月9日消息，據國外媒體(ti) 報道，太陽係很可能是宇宙誕生之後數代恒星生存消亡之後才孕育形成的，前幾代天體(ti) 的殘骸——白矮星、中子星和黑洞，至今仍散落在銀河係之中。如果我們(men) 在鄰近區域發現原始天體(ti) 殘骸物質，能證明太陽係和它們(men) 有關(guan) 係嗎？目前我們(men) 尚未得出一個(ge) 明確的結論。

　　與(yu) 138億(yi) 年“高齡”的宇宙相比，僅(jin) 有幾十億(yi) 年曆史的太陽係算是一個(ge) 新生者，宇宙中許多恒星和行星形成時間比太陽更早，其中部分質量較大的恒星已完成了生命曆程。當恒星誕生時，它們(men) 會(hui) 以各種各樣的質量形式出現，而質量較大恒星的燃料消耗速度最快，很快就會(hui) 走向滅亡。在它們(men) 死亡的時候，它們(men) 將大部分恒星物質釋放至太空，與(yu) 其他星際物質混合在一起，可能產(chan) 生新一代的恒星和行星，同時，死亡的恒星將留下殘骸體(ti) ，例如：白矮星、中子星或者黑洞。

　　圖中是銀河係平麵的一部分，由於(yu) 氫原子的釋放，出現了恒星形成區域（圖中被標為(wei) 粉紅色）。當新的恒星形成時，質量最大的恒星會(hui) 很快死亡，它們(men) 的殘留物會(hui) 參與(yu) 到未來的恒星形成過程中

　　那麽(me) 這是否意味著當我們(men) 發現太陽係附近存在的恒星殘骸時，就能將這些恒星殘骸視為(wei) 太陽係的“祖先天體(ti) ”呢？研究人員米格爾·拉米雷斯（Miguel Ramirez）很想知道這種可能性，他指出，當距離地球最近的中子星以超新星的形式發生爆炸時，是否有可能為(wei) 我們(men) 的行星狀星雲(yun) 提供物質，為(wei) 我們(men) 的太陽、行星以及地球生命提供必要的元素？或者更直接地講，我們(men) 是中子星和黑洞的後代嗎？

　　恒星形成區域Sh 2-106展示了一係列有趣的現象，包括被照亮的氣體(ti) ，提供這種照明的明亮中央恒星，以及尚未被吹散的氣體(ti) 的藍色反射。這個(ge) 區域的不同恒星可能來自許多不同過去和世代曆史的恒星的組合

　　毫無疑問，地球人類文明的崛起，很大程度上得益於(yu) 前幾代的恒星，但是附近的中子星和黑洞真的是我們(men) 的宇宙祖先嗎？讓我們(men) 來找出答案吧！

　　這張照片展示了由哈勃太空望遠鏡拍攝的開放星團ngc290。如圖所示，這些恒星呈現出相應的屬性、元素和行星（以及可能存在生命的可能性），因為(wei) 所有的恒星在形成之前就已經死亡了。這是一個(ge) 相對年輕的開放星團，其外觀主要是大質量的亮藍色恒星

　　恒星的誕生

　　當人們(men) 仰望晴朗漆黑的夜空時，會(hui) 看到夜空中最顯著的特征就是星星，它們(men) 是我們(men) 迄今為(wei) 止所能感知到的最多數量天體(ti) ，在地球上，人類肉眼大約可以看到6000顆恒星，但實際的恒星數量遠不止這些。人們(men) 使用簡單的雙筒望遠鏡就能觀測到10萬(wan) 多顆恒星，如果基於(yu) 最好的太空探測器，例如：美國宇航局蓋亞(ya) 任務，可以識別發現10億(yi) 多顆銀河係恒星。

　　在銀河係裏，總共大約有4000億(yi) 顆恒星，而在可觀測的宇宙範圍內(nei) ，恒星數量可多達2萬(wan) 多億(yi) 顆，然而，當我們(men) 談及這些恒星從(cong) 何而來時，它們(men) 似乎都有一個(ge) 共同的起源。

　　圖中呈現的是摩根-基南光譜分類係統，顯示了每顆恒星的溫度範圍。現今絕大多數恒星都是M級恒星，在25秒差距內(nei) 隻有1顆已知的O級或B級恒星。我們(men) 的太陽是一顆G級恒星。然而，在早期宇宙中，幾乎所有的恒星都是O級或B級恒星，其平均質量是今天平均質量的25倍。當新的恒星在大質量區域形成時，O級或者B級恒星就會(hui) 大量形成

　　現今宇宙中每顆恒星都是由氣體(ti) 雲(yun) 引力坍縮而形成的，這些氣體(ti) 雲(yun) 是由大爆炸遺留下來的氫和氦混合物，以及前幾代恒星殘骸重新注入星際介質中形成的。這些恒星是在輻射產(chan) 生足夠能量後才出現，至少有一個(ge) 天體(ti) 完全坍縮，足以點燃其核心的核聚變。

　　形成恒星的最後一步是激活核聚變，僅(jin) 在溫度內(nei) 核（多數是氫內(nei) 核）達到400萬(wan) 攝氏度才會(hui) 自然發生核聚變，將質量大約是7.5倍太陽的天體(ti) 物質聚集在一個(ge) 區域，雖然質量各不相同的物體(ti) 從(cong) 這些原始大型氣體(ti) 雲(yun) 中形成，但僅(jin) 有那些越過臨(lin) 界質量閾值的物體(ti) ，才會(hui) 最終成為(wei) 擁有行星係統的恒星。

　　圖中是CR7星係，它是科學家最早發現的星係之一，被認為(wei) 是第三種群恒星的所在地：宇宙中第一個(ge) 形成的恒星。 後來人們(men) 確定，這些恒星不是“原始恒星”，而是缺乏金屬的恒星的一部分。 最初的恒星一定比我們(men) 今天看到的恒星更重，質量更大，壽命更短

　　在形成太陽係的氣體(ti) 雲(yun) 首次出現引力收縮之前，大約需要經曆92億(yi) 年的宇宙演變，不僅(jin) 產(chan) 生了太陽和太陽係所有行星，而且可能還同時產(chan) 生了數千顆其他恒星。恒星的形成通常不是孤立發生的，而是在巨大爆炸中，數千甚至數十萬(wan) 顆恒星同時誕生。據我們(men) 所知，星雲(yun) 中絕大多數恒星都是伴隨著大量恒星同時形成的。

　　圖中是大質量恒星在其整個(ge) 生命周期的解剖結構，當恒星內(nei) 核耗盡燃料時，最終形成II型超新星。聚變的最後階段是典型的矽燃燒，在超新星爆發之前，隻在核內(nei) 短暫地產(chan) 生鐵和類鐵元素。對於(yu) 第一代恒星，幾乎每一顆恒星都被認為(wei) 是在超新星中消亡的

　　我們(men) 的太陽是數代恒星的“結晶”

　　人們(men) 可能會(hui) 想，為(wei) 什麽(me) 現今每顆恒星都含有數代原始恒星的部分物質，尤其是如果恒星形成事件導致恒星質量不一，例如：當恒星形成的時候，通常會(hui) 出現以下情況：一些質量較大的恒星；大量中等質量恒星；大量低質量恒星；甚至還有更多從(cong) 未真正成為(wei) 恒星的天體(ti) ，其中包括：褐矮星和流浪行星。

　　在距離地球1.3萬(wan) 光年的宇宙區域，人們(men) 無法用哈勃太空望遠鏡的分辨率看到梅西耶71星雲(yun) ，但這張照片應該會(hui) 讓你對內(nei) 部恒星的密度和亮度有一個(ge) 顯著認知。梅西耶71星雲(yun) 大約有90億(yi) 年曆史，直徑僅(jin) 27光年，金屬含量比像太陽這樣的恒星要少得多，相比之下，太陽誕生時間較晚

　　在這些誕生的恒星中，僅(jin) 有大約0.1%恒星的質量足夠大，能以超新星爆炸的方式結束生命，最終當恒星死亡時僅(jin) 殘留一個(ge) 黑洞或者中子星。盡管它們(men) 比其他恒星質量更大，氫燃料更多，但它們(men) 的亮度令人難以置信，消耗燃料的速度也遠快於(yu) 質量較小的恒星。事實上，多數超大質量恒星，其質量是太陽質量的數百倍，它們(men) 僅(jin) 存在幾百萬(wan) 年時間，然後耗盡燃料，最終消亡於(yu) 災難性的超新星爆炸。

　　還有大約20%恒星在某種程度上與(yu) 太陽十分相似，這些恒星會(hui) 燃燒內(nei) 核的氫燃料，然後這些內(nei) 核收縮並加熱，將氦聚變成碳，與(yu) 質量更大的恒星發生過程相同。然而，不同於(yu) 這些質量更大的恒星，當類太陽恒星耗盡氦，就不會(hui) 發生進一步的聚變事件，因此類太陽恒星也就不會(hui) 發生超新星爆炸。

　　當質量較低的類太陽恒星耗盡燃料時，它們(men) 會(hui) 在行星狀星雲(yun) 中釋放其外層，但其中心會(hui) 收縮形成一顆白矮星，這需要很長時間才會(hui) 消失在黑暗的宇宙中。一些白矮星有幾十億(yi) 年的曆史，這意味著它們(men) 的祖先恒星可能對我們(men) 太陽係的形成做出了貢獻

　　類太陽恒星走向死亡需要幾十億(yi) 年時間，它們(men) 僅(jin) 是逸散外層，逐漸形成行星狀星雲(yun) ，而恒星內(nei) 核會(hui) 收縮成白矮星。

　　相比之下，質量更小的恒星——紅矮星，完成它們(men) 的生活周期所需的時間比宇宙目前的年齡更長，事實上，盡管現存的恒星中有80%是紅矮星，但沒有一顆燃燒耗盡所有氫燃料。當大質量恒星生命周期走向消亡時，將豐(feng) 富周圍星際介質，並為(wei) 後代恒星做出貢獻，而小質量恒星仍然存在著。

　　但第一代恒星就完全不同了，除了氫和氦，沒有任何可察覺的物質，這些恒星形成過程非常困難。當然，當時的引力作用和現在是一樣的，核聚變也是一樣的，觸發核聚變的重要物理過程所需的溫度和密度閾值也是保持不變的。

　　然而，僅(jin) 有氫和氦，這些早期恒星在能量輻射方麵效率極低，這意味著它們(men) 不能像現代恒星那樣收縮至坍縮狀態，最終宇宙第一代恒星的質量普遍比現代形成的恒星大許多，天文學家將它們(men) 稱為(wei) 超級質量恒星。

　　而宇宙中近代形成最普遍的“均質恒星”，其質量僅(jin) 有太陽質量的大約40%，意味著它們(men) 的壽命比太陽更長，宇宙第一代恒星出現的“均質恒星”質量是太陽質量的10倍，而它們(men) 的壽命僅(jin) 有數千萬(wan) 年。最終，第一代恒星在數十億(yi) 年前就完成了生命周期，它們(men) 最終以超新星爆炸結束生命，並為(wei) 後代恒星的誕生豐(feng) 富了氣體(ti) 雲(yun) 。

　　一個(ge) 像銀河係一樣的螺旋星係向右旋轉，而不是向左旋轉，這表明宇宙暗物質的存在。然而，其他恒星和恒星殘留物的引力影響將擾亂(luan) 任何單個(ge) 恒星的運動，使長期預測幾乎是不可能的

　　在宇宙中尋找地球根源

　　現代宇宙中不僅(jin) 充滿著恒星，而且還有大量的恒星殘留物——也就是之前幾代恒星的屍體(ti) ，那些之前生存和死亡的恒星，每當我們(men) 發現一顆比太陽更古老的白矮星、中子星或者黑洞時，就有一種非零可能性，即它們(men) 可能是來自曾經存在的恒星某些物質，它們(men) 產(chan) 生的特殊殘留物質構成了當前的太陽、地球和太陽係所有天體(ti) 。依據白矮星和中子星的演變過程，隨著它們(men) 年齡的不斷增長，其溫度和自轉會(hui) 發生變化，我們(men) 可以測量單個(ge) 天體(ti) ，並估計其具體(ti) 年齡。然而，對於(yu) 黑洞我們(men) 不能這樣進行測量，我們(men) 還不知道如何可靠地確定它們(men) 的形成年代。

　　我們(men) 現今觀測的恒星擁有各種各樣的屬性特征：恒星質量不一，從(cong) 0.075倍太陽質量至260倍太陽質量；它們(men) 含有比氦更重的元素在0.001%-3%之間不等；我們(men) 所觀測的最早恒星誕生於(yu) 130多億(yi) 年前。

　　然而，當誕生新恒星的重大事件發生時，該事件中形成恒星僅(jin) 是質量存在差異的，但它們(men) 有相同比例的重元素（天文學家稱之為(wei) 金屬豐(feng) 度），以及相同的形成年齡。

　　換句話講，在我們(men) 附近尋找與(yu) 太陽年齡和金屬豐(feng) 度相近的其他恒星非常重要，如果我們(men) 能找到一顆年齡和金屬豐(feng) 度與(yu) 太陽相近的恒星，即使質量相差很大，也有可能是由相同氣體(ti) 雲(yun) 形成的。你甚至可能有非常聰明的想法測量恒星在星係中的運動方式，相對於(yu) 太陽和其他恒星，並試圖重建46億(yi) 年前它們(men) 以及地球的位置，從(cong) 而證實這些天體(ti) 是否起源於(yu) 同一星係的相同區域。

　　同樣，你可能會(hui) 打算在自家後院觀測白矮星、中子星和至少46億(yi) 年曆史的黑洞，如果你能準確地測量它們(men) 在太空中的運行狀況，就能推算出46億(yi) 年前它們(men) 在星係中的運行軌跡，那時太陽和其他恒星剛形成不久，甚至它們(men) 形成時間更早，觀察這些恒星的生存和死亡過程，很可能它們(men) 死亡殘骸是形成太陽係的氣體(ti) 星雲(yun) 的一部分。

　　但如果我們(men) 遵循這個(ge) 合理而直觀的觀測方法，最終得到的答案可能並不可靠，以至於(yu) 我們(men) 還不如采取隨機猜測。這種方法存在一個(ge) 明顯的問題：銀河係大約有4000億(yi) 顆恒星，平均每隔幾十萬(wan) 年，每顆恒星會(hui) 抵達另一顆恒星的“近日點”，其軌道會(hui) 發生明顯變化。隨著每一次微小引力“牽引”作用，恒星之前位置的不確定性就會(hui) 增加，以至於(yu) 推測1億(yi) 年前的恒星運行狀況都是不可靠的，更不用說46億(yi) 年前或者更久遠。

　　事實上，我們(men) 甚至還沒有確定任何一顆恒星或者恒星屍體(ti) 殘骸，我們(men) 可以自信地認為(wei) ，它們(men) 來自與(yu) 太陽相同的恒星形成星雲(yun) 或者星團，當大量恒星都從(cong) 同一個(ge) 星雲(yun) 中形成時，就會(hui) 產(chan) 生星團，其內(nei) 部的引力相互作用導致它們(men) 在大約數億(yi) 年的時間內(nei) 全部分離。許多恒星形成過程中遭受了強烈的引力牽引，以至於(yu) 被驅逐出銀河係。如果沒有一幅全麵而準確的銀河地圖，包含著銀河係內(nei) 恒星和恒星殘骸，我們(men) 就缺乏足夠的信息來得出一個(ge) 合理的結論。

　　這是天文學和天體(ti) 物理學等觀測科學遭遇的巨大挫折的一部分，我們(men) 無法通過控製實驗來研究宇宙自然演變，我們(men) 僅(jin) 能獲得宇宙當前的一個(ge) 快照：當這些遙遠天體(ti) 的光線到達我們(men) 眼睛的時候。盡管我們(men) 了解萬(wan) 有引力原理，也成功地繪製出銀河係中的天體(ti) ，包括它們(men) 的三維位置和運動，但重建數十億(yi) 年前天體(ti) 位置遠超出了我們(men) 當前的技術能力。

　　我們(men) 可以肯定的是，現今宇宙中存在大量中子星、黑洞，甚至白矮星，事實上，它們(men) 對我們(men) 太陽係中的重元素都有貢獻。毫無疑問，從(cong) 它們(men) 的祖先恒星死亡到太陽誕生的時間間隔越長，其中一些物質混入星雲(yun) 的概率就越大，而星雲(yun) 就是我們(men) 的起源。

　　但是否有任何特定天體(ti) 對太陽係構成具有貢獻？目前探尋該謎團遠超出了當前人類科技範圍，我們(men) 是黑洞、中子星和許多其他天體(ti) 的後代，但如果我們(men) 不了解這些天體(ti) 在銀河係曾經的關(guan) 鍵時間的位置，就無法確定我們(men) 的宇宙祖先是誰。

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