跳到主要内容

话题

恒星与太阳物理学

恒星与太阳物理学

模拟指向轻量级的第一颗星星

31 Jul 2008 詹姆斯·戴西

日本和美国的物理学家对早期宇宙中的结构形成进行了模拟,这表明第一批婴儿恒星或“protostars”比以前想象的要轻数百倍。

由名古屋大学的吉田直树(Naoki Yoshida)领导的研究人员说,他们的模拟提供了迄今为止最清晰的画面,即早期宇宙中的微小波动如何成长为原恒星,并且可能成为解释结构如何演化为我们所看到的恒星和星系的垫脚石。今天。

“令人兴奋的是,在恒星即将诞生之时,我们一直无法观察原恒星的结构及其周围环境,”没有参加这项研究的英国达勒姆大学的天体物理学家Ling Gao告诉 physicsworld.com. “这为理解第一代恒星的形成提供了重要的信息。”

宇宙黑暗时代

尽管大爆炸的流行表现通常涉及到天空几乎瞬间被光淹没,但实际上,宇宙的前十亿年是无星的。通过对宇宙本底辐射的测量,我们知道电子和原子核在大约380,000年后开始结合成原子,主要是氢原子。在接下来的3亿年中,这些氢原子积累成巨大的气体云。

最终,这些云中微小的密度波动开始吸引物质并膨胀。吉田说,虽然对于何时有足够的物质增加成为原恒星的定义各有不同,但吉田表示,关键时刻是驱动物质增加的引力平衡物质’s thermal pressure.

过去对原恒星的模拟预测,第一批原恒星的质量将是太阳的500倍。这是因为像氢和氦这样的简单元素会长时间保留热量,从而产生很高的热压。为了平衡这些压力,原恒星需要很高的引力,因此需要很大的质量。

但是,吉田’的小组声称,这些先前的模拟并未完全考虑到“radiative transfer”, which redistributes energy in the protostar. By including 辐射转移 in their simulation, the researchers have found that 原星 can start out just 1% as massive as our Sun (科学 321 669)—尽管它们很快就会成长为恒星的一百倍。

罗塞塔石还是踏脚石?

卡尔加里大学的天体物理学家拉希德·乌耶德(Rachid Ouyed)指出,模拟的性质意味着必须在原恒星形成后将其终止,从而使结构的命运不确定。“要认真对待这一点,因为在过去的工作中表明,他们看到的[过程]往往会迅速消散他们发现的所谓的原始星。”

尽管如此,吉田’的团队现在希望将模拟扩展到恒星形成的后期。在下一个时期,重力将压倒中心的热压,导致压缩并升高约一百万开氏温度。此时,氘分子将开始融合—但是吉田和他的团队还没有找到在三个维度上模拟核聚变反应的方法。

形容这是他的“life’s work”,吉田预测我们’我们将看到十年内完整恒星形成和20年内星系形成的完整模拟。

版权©2020年由IOP 出版 Ltd和个人贡献者