韦伯望远镜助我国科学家发现宇宙第一代恒星,它们是形成的?

作者:小菜 更新时间:2024-08-02 点击数:
简介:大家都知道太阳已经有50亿年的历史,但是宇宙已经有138亿年,所以在太阳诞生之前,宇宙就已经演变了88亿年。

实际上天文学家认为最早在宇宙诞生5,000万到1亿年后,第一代恒星就出现了。

那么我们能看到宇宙中诞生的第一批恒星吗?这当然是可以的!据《科技日报》7月31日报道:中国科学院大学的一个天文学研究团队基于詹姆斯·韦伯空间望远镜(JWST)近红

【菜科解读】

大家都知道太阳已经有50亿年的历史,但是宇宙已经有138亿年,所以在太阳诞生之前,宇宙就已经演变了88亿年。

实际上天文学家认为最早在宇宙诞生5,000万到1亿年后,第一代恒星就出现了。

韦伯望远镜助我国科学家发现宇宙第一代恒星,它们是如何形成的?

那么我们能看到宇宙中诞生的第一批恒星吗?这当然是可以的!据《科技日报》7月31日报道:中国科学院大学的一个天文学研究团队基于詹姆斯·韦伯空间望远镜(JWST)近红外光谱仪采集的数据,分析出了一个132亿年前的高红移星系的星族与星际介质的物理性质。

并且认为该星系中应该存在宇宙诞生后的第一代恒星天体。

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现代宇宙学理论认为宇宙是发生在138亿年前的大爆炸中诞生的,之后也经过了1~2亿年,宇宙中的第一代恒星开始发出宇宙中最早的光辉,点亮了宇宙的星火。

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不过宇宙中诞生的首批恒星大多数都是大质量恒星,质量在太阳的10倍以上,其星体活动剧烈,内部能通过核聚变迅速制造各种重元素,特别是大量的金属元素,但是这类大质量星体的主序星阶段都很短暂,大多数都不超过1亿年,多数在几百是几千万年,其中的一部分会通过超新星爆发瞬间产生铁以及比铁更重的元素,但也有一些会形成黑洞。

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但是要找到宇宙诞生后的首批恒星实在太难了,因为这些古老的恒星有可能被一些中性气体云包裹着,但富含首批恒星的古老星系则更容易被发现。

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中国科学院大学的研究团队就是利用了目前全球最先进的光学空间望远镜,美国航空航天局、欧洲航天局和加拿大国家航天局联合研发的红詹姆斯·韦布空间望远镜的观测数据,在遥远的宇宙深空中发现了一个含有强大紫外辐射源的星系,并且认为这些紫外辐射源可能来自该星系中的首批大质量恒星活动。

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在研究中,该团队进行了精细的光致电离模型模拟实验,发现这个星系的光谱等特性与含有早期大质量恒星的假设相符,即该星系包含第一代恒星和早期的后代恒星。

相关研究成果已经在线发表于《天体物理学杂志快报》。

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那么这个星系中是如何出现第一代恒星的呢?一般认为,第一批恒星形成于宇宙初始阶段密度较大的气体云中,在这些以氢和氦为主的气体云中,物质富集的区域中引力也会逐渐增强,而在自身引力的作用下,气体云核心位置的密度会越来越大,压力作用下它会开始坍塌,形成星体的最初形状。

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在坍塌过程中,原子运动速度加快,相互碰撞并转化为热能,使气体云的温度和压力不断升高。

当星体中心的温度达到大约为1000万摄氏度时,氢原子开始发生电离并发生核聚变反应,并释放出巨大的能量,第一代恒星也就由此诞生了。

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恒星内部核聚变产生的能量以辐射的形式向外传播,形成恒星的光和热。

同时,辐射压力与引力也会达到平衡,从而阻止了气体云的进一步坍塌,这使恒星得以稳定存在。

值得一提的是,由于第一批恒星中没有重元素(如氧、碳等),它们的辐射能力相对较弱,因此不能迅速冷却。

这意味着只有更大、更重的团块才能形成恒星。

因此,第一批恒星的平均质量是太阳的10倍左右,有的甚至达到太阳质量的数千倍,只有极少数质量较小的恒星和太阳类似。

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不同质量恒星的存在时间不同,最后形成的星体也不一样,在太阳质量30倍以上的星体,存在时间通常在2,000万年以下,最后会形成黑洞。

在太阳质量8~30倍以下的星体存在时间在3亿年以下,最后会形成中子星;在太阳质量0.8~8倍的星体存的时间在200亿年以下,最后会形成白矮星;在太阳0.8倍以下的则可以存在数百甚至数千亿年,是在宇宙早期形成的这类恒星至今大多数仍然存在。

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因此,中国科学院大学的天文研究团队新发现的高红移星系中存在的第一代恒星,其数量应该也是极少的。

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专栏

恒星与行星

作者:科普大世界

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土星有行星环,地球为啥没有?本来地球曾经有过,火星将来也会有

在太阳系八大行星中,木星、土星、天王星和海王星四个气态行星都有行星环,其中土星环非常显眼也非常漂亮,那么为什么水星,金星,地球和火星这四颗行星都没有行星环呢?本来行星环的形成和行星的形成及其卫星有很大关系,行星形成的时候会不断清理其轨道上的其他小星体,这些小星体会受到行星引力的影响而在行星的外围聚集,由此就有可能形成行星环,太阳系中土星、木星、天王星、海王星四个气态行星的行星环,基本就是这样形成的。

这四颗行星都属于巨行星,它们的引力比岩质行星更大,因此它们能够将星球周围的小物质吸附过来,从而形成行星环。

除了质量不同之外,行星环的形成与行星与太阳的距离也有一定关系,太阳系四个岩质行星都没有行星环,另一个真相也是它们都距离太阳较近,太阳风就比较强烈,而在太阳光的照射下,水分子也无法凝结成冰晶,更无法与尘埃凝聚成较大的小行星等,所以就很不容易形成行星环了。

不过,行星环还有另一种形成模式,就是行星的卫星围绕行星运行的时候,或者其他大个头的小行星或彗星等路过行星的时候,它们若与行星的距离达到洛希极限,那么这颗小星体就会分解成为行星的行星环,比如若月球距离地球大约1万公里的时候,就会被地球的引力撕成碎片,从而变成地球的行星环。

本来在月球形成的时候,就经历过成为地球行星环的一刻,天文学家们普遍认为月球是由于一颗质量较大的天体撞击地球之后形成的,撞击后飞溅出去的碎块曾经形成了地球的行星环,但是由于这个行星环的物质分布很不均匀,导致行星环的物质凝聚融合在一起,形成了月球。

而火星的卫星火卫一由于距离火星较近,并且仍然在一步步靠近火星,所以他将来也有可能会到达火星的洛希极限,从而成为火星的行星环也有一种可能是将来直接撞击的火星上。

星空有约|今年别错过火星和这三颗行星同框

新华社南京2月20日电(记者王珏玢、邱冰清)22日23时31分将迎来火星合金星。

届时,公众将看见两颗明亮行星近距离同框。

中国科学院紫金山天文台科普专家介绍,这是2024年适宜观赏的第一场太阳系行星相合。

什么是行星相合?紫金山天文台科普主管王科超介绍,天文学上定义的合并非两个天体真的合并在一起,而是指两个天体的地心视赤经或地心视黄经相同。

行星合行星、行星合月都指的是两个天体的地心视赤经相同。

不同于每个月会发生多场的行星合月,2024年全年共有12次太阳系行星相合,这与行星在天球上‘走’一圈的时间有关。

王科超说,今年最适合观赏的行星相合,除了2月22日的火星合金星,还有4月11日的火星合土星,以及8月15日的火星合木星。

这四颗行星都很明亮,且这三次相合两个天体间的角距离都不到1度,肉眼就能看到两颗星同框的画面。

何时适合观赏这三次行星相合呢?天文学上合是一个精准时刻,但对公众观测而言,在‘合’的前后几天都可观赏这一天象。

王科超说,三次相合时,两颗行星都位于太阳的西边,观赏时间都在日出之前。

具体到火星合金星,适宜观赏的时间约为日出前一小时,火星合土星的适宜观赏时间约为日出前一个半小时,火星合木星则是在午夜后到日出前都适宜观赏。

肉眼观测这三次相合,两颗行星相距这么近,如何分辨?王科超建议,一是从亮度上看,相合时,金星、木星都明显比火星要亮,土星比火星稍亮些。

二是从方位上分辨,肉眼看去,相合时,火星在天空上位于金星的下方,位于土星、木星的上方。

我们肉眼看到的两颗行星同框,是由于两颗行星及地球在运行过程中,排列成近似一条直线而出现的视觉现象,两颗行星实际上相距甚远,以火星与土星为例,二者间距离约为12亿千米。

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Tag: 宇宙大神秘谜案 恒星
               

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