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恒星诞生时的“体重”
（2006年06月08日 15:01:02）
来源：《太空探索》
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不同于人类，恒星诞生时就具有了它一生所能拥有的“体重”。新生儿在体重上的差别仅有几斤，但是新生恒星的“体重”范围则在不到十分之一个太阳质量到太阳质量的一百倍以上之间。尽管天文学家们知道恒星诞生时的质量会有很大区别，但是他们依然对这个诞生质量的界限感到困惑。
现在天文学家在确定恒星质量界限方面已经迈出了重要的一步。通过哈勃空间望远镜，天文学家第一次直接测量了我们银河系内恒星诞生所需要的最大质量。通过研究银河系内已知最浓密的星团——圆拱星团（Arches cluster），天文学家确认，恒星诞生的最大质量不会超过150个太阳质量。
圆拱星团是一个年龄在二百万至二百五十万年之间的年轻星团，位于距离地球25000光年以外的银河中心区域，是大质量恒星形成的温床。在这个混乱的区域，庞大的气体云相互碰撞形成一个个巨大的恒星。
哈勃望远镜的近红外相机非常适合对圆拱星团进行分析，因为它能够穿透银河系厚重的银心而得到锐利的影像，让望远镜能够分辨出浓密星团内部的独立恒星。每一个被天文学家拿来确定质量上界的星团都必须符合一个长长的筛选条件清单。这个星团的质量必须足够大，要有大约一万倍太阳的质量，从而可以产生足够多的大质量恒星以确定质量上界。这个星团同时又不能太年轻或者太老。年龄较老的星团——超过二百五十万年——意味着其中的大质量恒星已经演化成为中子星。而年龄较小的星团——低于二百万年——意味着很多恒星还被它的原始星云包裹着，天文学家无法探测到它们。
另外一个重要的条件是星团与地球的距离。天文学家必须知道星团的距离从而可靠地推算出恒星的亮度——一个确定恒星质量的重要指标。星团还要足够的近，以便于分辨出其中的独立恒星。圆拱星团是所有星团中唯一满足这些要求的候选者。
圆拱星团较银河系中的其它星团更为明亮，质量超过1万颗太阳质量，是那些典型的年轻星团质量的十倍多。它包含了大量银河系内所能具有的各种类型的大质量恒星，但是看上去好像“缺少”了那些大于150个太阳质量的恒星。理论显示，质量越大的星团，存在其中的大质量恒星也就越多。按原来的标准理论预测，在圆拱星团中将会有20至30颗质量介于130到1000个太阳质量的恒星，但是科学家们并没有发现它们。这说明大质量恒星很可能有一个很清晰的质量截止点——质量上界。
科学家们正在进行后续的研究，希望通过在其它星团中寻找恒星诞生的质量上界来检验它的理论结果。他们的寻找工作同银河系内较小质量星团的统计分析结果相吻合。通过观测我们临近星系中的大质量星云R136——大麦哲伦星云，发现其中没有诞生任何大于150个太阳质量的恒星。
但是，质量上界并没有说超过150个太阳质量的恒星不存在。如果这样的恒星存在的话，它们可以通过吞并其它大质量恒星的方法得到更多质量。比如说位于银心附近的年轻恒星手枪星（Pistol），它具有150倍至250倍太阳质量。但它看起来却很突兀，因为附近的恒星都是年老恒星。一个可行的解释是手枪星是一颗再生星，由两颗恒星合并而成。科学家曾发现过一些更老的恒星，它们在古老的球状星团中通过合并而获得重生。
手枪星也可能是双星系统的一部分，两颗恒星合起来貌似一颗单独的巨星。但由于哈勃望远镜的能力所限，科学家并不能将其分辨开来。这种现象也有可能出现在圆拱星团中，这恰恰意味着在圆拱星团中质量上界低于150倍太阳质量，而不会是其它更高的数值。
科学家们的下一步研究工作将是寻找更多的星团来检验这个质量限定理论。几个空间望远镜，包括斯必泽太空望远镜在内，已经开始搜寻银河系内的新星团。在最近两年内，银河系内已知的星团数目已经翻了一番，达到500多个。大多数新发现的星团都列在两微米全天巡天(2MASS)目录中。科学家们已经分离出大约130个新发现的星团作为今后研究的可能的候选天体。
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