宇宙恆星各有生辰

宇宙恆星各有生辰
知識通訊評論第44期

天文學家顛覆了教科書上星體孕育的理論。

在複雜的宇宙中，天文學家認為至少他們還有個簡單的系統，可以告訴他們恆星是如何誕生的，但是他們錯了。

從哈伯望遠鏡得到的觀測結果，確認了一些天文學家擔心多年的事實：位於「球狀星團」 (globular cluster) 內的恆星，並非全部在某一次爆發中誕生，而是分成幾次爆發。這意味著球狀星團，也就是環繞各個銀河，小型而密集的恆星群，並不像天文學家起初所認為的那麼單純。

義大利帕都亞大學的皮歐托(Giampaolo Piotto) 表示，這項發現完全改變了他們的想法，甚至可能需要更動教科書內容。

這些星體孕育新發現的本質，意味著先前這些看似單純系統所建立的解釋模型，如今看來是錯誤的；這也意味著如果要對像銀河這類更複雜的天體設定解釋模型，將會碰上困難。皮歐托說，如果再現球狀星團的恆星成形會遭遇困難，碰上銀河自然也會有問題。

顏色謎題

長久以來，天文學家都假設球狀星團是現存最簡單的星體系統；他們認為每個球狀星團裡成千上萬的恆星，都是在數十億年前的宇宙歷史早期，從一片星塵雲一次濃縮而成的。這些球狀恆星如今可在像是「銀河」 (Milky Way) （編按：特指包含太陽系的這個銀河）這樣的各銀河（編按： galaxy ，泛指一般的銀河系星體結構）軌道上找到。然而有些證據卻反對這幅單純的圖像。

早在三十年前天文學家就注意到，在球狀星團裡的燃氦恆星具有不同的顏色。恆星顏色通常與星體年齡或是其化學構成等性質相關，不過天文學家仍然認為球狀星團的年齡與構成應該都是一致的，因此他們假設有別的因素，某些未知的參數，造成星體顏色不同。這就是眾所周知的「第二參數難題」 (second parameter problem) ，然而這難題卻證明是不能解答的。

然後在二○○四年，研究者報告說在一處稱為半人馬座奧米茄星團（ Omega Centauri, 又名 NGC 5139 ）的球狀星團裡，燃氫恆星似乎可分為兩個不同的類別，其中一組恆星不知為何，顏色比另一組恆星更藍一點。

這是其中有些有趣之事的強力證據，但並不是完全足以令人信服，因為半人馬座奧米茄星團在其他方面本身就有點怪怪的。加拿大漢米爾頓市麥克馬斯特大學的席爾絲 (Alison Sills)就說，她對此的反應是「把這歸類在『半人馬座奧米茄星團之怪現象』下面，然後就解決了」。

正常意外

席爾思說現在可不能這麼做了。皮歐托於八月二十三日，在布拉格的國際天文學聯合會大會上發表資料，指出就算是一個正常的球狀星團，也具有兩組類型的恆星。

分析哈伯太空望遠鏡於八月九日，對一個被認為正常得不能再正常的球狀星團， NGC 2808 號星體所攝得的影像，指出其燃氫恆星可分為兩組。皮歐托說可清楚看到兩組序列，無庸置疑。義大利蒙特波茲歐市羅馬天文台的德安托娜 (Francesca D’Antona) 則表示，這是一項漂亮的成就。

雙重爆炸

那麼恆星到底是怎麼生成的呢？德安托娜指出，第一波的恆星爆發僅僅演化了幾百萬年，隨後就進入波濤翻騰的階段，在崩潰成黑洞跟中子星之前，散發出含有大量像氦之類重元素裡的物質。剩下的殘片碎塊之後就可再次濃縮，形成第二波的恆星爆發。

起先席爾絲對此保持懷疑，她認為這或許會發生在看起來很怪的球狀星團裡，所以對此情境進行了一次電腦模擬，預料恆星分佈會跟已觀測到的結果相異；結果她錯了，模擬結果顯示由兩次爆發所形成的星團，看起來就像今日看到的星團一樣。席爾絲說這讓他們認知到自己如何被愚弄了而不自知。

這些結果對於我們的宇宙理解有什麼意義，目前尚不清楚。舉例來說，球狀星團裡恆星的年齡，已被用來幫助科學家限定宇宙的可能年齡。不過幸運的是，這兩次星體形成的大爆發似乎相距頗近，均發生在其幾十億年生命週期的頭幾百萬年，因此這項發現應該不會太過影響長遠的星體年齡計算。

不過天文學家補充說，他們還沒有時間研究其中的所有意涵。