星系中的巨無霸：科學家們在距離地球約16萬光年處發現4顆超大質量恒星，它們的質量值超過了理論預計的上限值兩倍之多
北京時間8月9日消息，據國外媒體報道，科學家們近日提出一項理論，或許將可以幫助揭開宇宙間最大的謎團之一。2010年，美國宇航局的科學家們發現4顆巨大的恒星，它們的大小讓所有此前已知的恒星相形見絀——它們的質量是太陽的300倍，超過了此前理論預計恒星能夠達到的最大質量的兩倍，這一反常現象讓科學家們感到困惑不解。
最近，德國波恩大學的研究人員表示，這些位于16萬光年外大麥哲倫星系一個星團中的巨型恒星可能是通過互相合并或吞噬其它恒星達成如此巨大的質量的。一直到2010年被首次發現之前，不管對于銀河系還是其它星系的觀測都認為，恒星的形成存在的最大質量上限大約是150倍太陽質量。這一質量上限應當具有普遍意義，因此它應當適用于任何恒星新生區。
波恩大學的帕維爾·克魯帕教授(Pavel Kroupa)是這一研究論文的合著者，他說：“恒星的質量上限和它們所生成的環境無關，看起來恒星的新生過程似乎在任何地方都是同樣的。”然而此次在R136星團中發現的這4顆反常的恒星對于這一已被廣泛接受的理論而言是一個大大的意外。于是這一波恩大學的小組，包括首席科學薩姆巴倫·巴內基博士(Sambaran Banerjee)和組員歐黃松(音譯：Seungkyung Oh)共同創建了一個類似E136星團的恒星相互作用模型。他們的計算機模擬逐個恒星逐個恒星的構建模型，盡可能接近真實的星團情形。最終他們創建的模型中包含了17萬顆緊密靠攏在一起的恒星。一開始，研究人員確保所有的恒星都擁有正常的質量值，并按照符合理論的分布方式排列。
為了了解這一基本系統隨著時間推移將會如何發生變化，這一模型需要多次解算51萬條方程式。由于還要考慮核反應和每顆恒星在此過程中釋放出的能量，以及兩顆恒星相撞時發生的情況讓整個模擬過程更加困難重重，要知道恒星的相撞在恒星如此高密度分布的環境下是非常普遍的。
這種高強度的逐個恒星計算推演的方式被稱作“直接N體模擬”。這是模擬星團最可靠也最精確的方式。薩姆巴倫表示：“一旦這些計算完成，我們很快便意識到這些超大質量恒星并不出人意料。它們出現在星團形成的早期階段。”
他說：“有那么多的大質量恒星呈雙星形式出現，兩者之間相互距離很近，相互之間也不斷出現隨機的碰撞事件，在有些時候這種碰撞會轉化為兩顆恒星的相互合并形成一顆質量更大的恒星。其最終形成的產物很容易就可以解釋在星團R136中所觀察到的那種超大質量恒星。想象兩顆大質量恒星相互緊密繞轉，但是這兩者卻由于近旁其它大質量恒星的引力作用而被分開。如果它們最初的圓軌道受到足夠引力吸引而被拉長，當這種拉伸作用足夠大時，它們在接下來繼續相互繞轉的過程中就可能發生碰撞并合并成一顆單一的超大質量恒星。”
他說：“盡管當兩顆大質量恒星相撞事件實際發生時會牽涉到許多極其復雜的物理過程，但我們仍然認為這一模擬結果可以有說服力的解釋在這一星團中所觀察到的超大質量恒星現象。”克魯帕教授最后表示：“這樣的結果讓我們松了一口氣，因為這說明超大質量恒星的問題并不難以解釋。現有的恒星形成理論畢竟還是處處適用的。”(新華網)