挑战现有理论:新观测表明星光之力不足以播撒“生命种子”
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2025-12-30 18:20:42
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12 月 30 日消息,科技媒体 scitechdaily 昨日(12 月 29 日)发布博文,报道称天文学家的一项新发现,挑战了一个解释恒星如何将生命关键元素散播至宇宙的长期理论。

IT之家援引博文介绍,过去数十年来,科学界普遍认为,红巨星之所以能向外释放强大的恒星风,是因为恒星发出的光(即星光压力,Starlight Pushing / Radiation Pressure)持续推动其周围新形成的尘埃颗粒。

红巨星(Red Giant)是指类似太阳的恒星在耗尽其核心的氢燃料后,进入的生命晚期阶段。此时,恒星会急剧膨胀,体积变得巨大,表面温度则相对较低,呈现红色。我们的太阳在约 50 亿年后也将演化为一颗红巨星。

光作为一种电磁辐射,在照射到物体表面时会产生一种微小的推力。旧理论认为,正是这种来自红巨星的强大光压,推动着周围的尘埃颗粒向外运动,从而形成了恒星风。

这些恒星风如同宇宙的“播种机”,将恒星内部合成的碳、氧、氮等构成生命所必需的重元素带入星际空间,为新一代行星乃至生命的诞生提供了物质基础,这个理论简洁地解释了生命基石在银河系中广泛分布的原因。

围绕着恒星 R Doradus 的尘埃云反射着星光。随着恒星生命接近尾声,它正在抛射外层物质,在其周围形成气体和尘埃云(图中以粉色和黄色显示)。图源:ESO/T. Schirmer/T. Khouri;ALMA(ESO / NAOJ / NRAO)

而瑞典查尔姆斯理工大学的研究团队最新指出,这个被广泛接受的“星光压力驱动恒星风”模型可能并不完整,甚至可能是错误的。

研究团队使用了欧洲南方天文台(ESO)的甚大望远镜(VLT)及其 SPHERE 仪器,详细观测距离地球仅 180 光年的剑鱼座 R。

它是一颗位于南天球剑鱼座的红巨星,距离地球仅 180 光年,是天空中最亮的红外源之一。因其距离近、亮度高且是典型的红巨星,成为天文学家研究恒星晚期演化的理想目标。

位于智利的欧洲南方天文台甚大望远镜(VLT)上方的星空。恒星 R Doradus 位于图像中心望远镜的左侧,靠近大麦哲伦星云,图中大麦哲伦星云呈现为天空中一片明亮的模糊光斑。图源:P. Horálek / ESO

团队通过分析尘埃反射的偏振光,首次精确测定了这些尘埃颗粒的尺寸。分析结果令人意外:环绕剑鱼座 R 的尘埃颗粒直径通常仅有万分之一毫米(0.0001mm),远比理论模型预期的要小。

研究团队结合先进的计算机模拟进行验证,结果表明,对于如此微小的尘埃颗粒,星光施加的推力根本不足以将它们加速到能够挣脱恒星引力、形成强大恒星风的程度。

恒星 R Doradus 周围天空区域的广角图像。图源:ESO / 数字化巡天 2/Davide De Martin

研究人员明确指出,尽管尘埃确实存在并被星光照亮,但它提供的动力远不足以解释观测到的巨大物质流失现象。这意味着,驱动恒星风的核心机制并非星光压力。

对附近一颗红巨星的近距离研究表明,仅靠星光可能不足以驱动强大的星风,从而将生命的组成成分传播到整个银河系。红巨星是较老的恒星,它们的核心氢耗尽,体积膨胀到原来的数倍。(艺术家构想图)图源: SciTechDaily.com

既然最简单的解释不成立,那么驱动恒星风的真正力量是什么?研究团队基于早前使用阿塔卡马大型毫米 / 亚毫米波阵列(ALMA)望远镜观测到的现象,提出了几种更复杂的可能性。

这些替代理论包括:恒星表面巨大的对流泡(如同沸水中的气泡)爆裂时产生的推力、恒星自身的周期性脉动,或是某些剧烈的尘埃形成事件。这些新方向为未来的天文学研究开辟了激动人心的新领域,科学家们将继续探索这些宇宙巨人的“幕后推手”。

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