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恒星与太阳物理学

恒星与太阳物理学

隐藏的氢可能迫使银河系重新思考

30 Aug 2006

一个国际研究小组声称,氘(大爆炸后瞬间产生的氢的一种重形式)比以前估计的丰富得多。他们利用来自美国宇航局FUSE卫星的新数据,发现某些氘在过去是未被发现的,因为它以固体形式与星际尘埃粒子结合,很难看到。这种说法,如果属实,可能会迫使天文学家重新思考当前关于恒星和星系如何形成和演化的模型(Astrophysical J. 647,1106)。

NASA的FUSE卫星

氘—含有质子和中子的氢的同位素—具有宇宙学意义,因为它在恒星核心中被产生氦气和其他重元素的相同核反应不断破坏。因此,氘的数量现在远低于早期宇宙。确实,氘含量的不足使科学家可以追踪我们的银河系’数十亿年以来的化学发展

但是,多年来使天文学家感到困惑的是这样一个事实,即原始浓度约为每百万氢原子(ppm)27氘,而如今在银河系中的浓度范围为5-22 ppm。三年前,普林斯顿大学的布鲁斯·德雷恩(Bruce Draine)开发了一个可以解释这种异常现象的模型。他说,与氢相比,氘可能会优先结合星际尘埃颗粒,从易于检测的气体变为无法观察到的固体形式。

NASA的新数据为该理论提供了强有力的支持’的“远紫外光谱浏览器”(FUSE)卫星,可以监测气态氘的紫外线指纹。过去六年收集的数据表明,星际尘埃含量高的地区气态氘的丰度低,而星际尘埃含量低的地区则高浓度。

但令人惊讶的是,FUSE小组发现当今的氘丰度比原始浓度低了不到15%—远大于目前基于至少三分之一的破坏随时间流逝的理论的假设。这暗示了两种可能性:要么显着更少的物质被转化为氦,而恒星中的元素更重。或比原先想象的还要多的原始气体在整个银河系中降落。

“我们的结果表明模型中遗漏了一些必要的物理过程,”科罗拉多州博尔德JILA实验室的团队成员Jeffrey Linsky说。“银河系的新模型’需要计算其化学演化以解释新的氘丰度。”

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