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发信人: emacs (被淹死的鱼), 信区: Science
标  题: 《新疆域》超大质量恒星存在吗
发信站: 哈工大紫丁香 (2002年06月15日16:00:42 星期六), 站内信件


                     超大质量恒星存在吗

    对于几十或几百年前一位大科学家所作的一项重要观测或所建立
的一个重要理论，必须予以扩充或修正，这是经常发生的事。但偶尔，
结果会变成必须要放弃这些扩充，我们终究发现科学家原先就是正确
的。像这样回到原地的一个例子发生在1988年。

    这得从英国天文学家亚瑟·S·爱丁顿（Arthur S. Eddington）
说起。20世纪20年代，他提出了这样的问题：为何一个像太阳那样的
恒星的巨大引力并未简单地迫使它坍缩成由破碎原子组成的很微小的
球？

    答案似乎是太阳的内部热量反抗重力而使它保持膨胀。爱丁顿着
手解决引力与内部热量之间的平衡问题，从而推得太阳内核的温度必
须达到几百万摄氏度。这对解释太阳内部的核反应本质是很重要的，
而这正是它和其他恒星获得必需的能量以使它们持续发光几十亿年的
途径。

    爱丁顿发现，恒星的质量越大，向内的引力越强，于是它的内核
必须具有越高的温度以达到与引力相平衡。当恒星的质量约为太阳质
量的60～100倍时，它便不再能维持平衡。恒星为了防止坍缩，其内部
温度必须达到如此之高，以至于恒星实际上要爆发了。所以，爱丁顿
得出结论，质量大于太阳质量60倍以上的恒星不可能存在。而且确实
有半个多世纪，没有证据认为他是错的。天文学家没有发现具有更大
质量的恒星。

    但另一方面，在20世纪80年代，天文学家好像发现了具有太阳质
量数百倍甚至超过1000倍质量的恒星。如此“超大质量恒星”怎么可
能呢？为了解释这些庞大的恒星，对爱丁顿的工作必须进行检查和修
正（其实，几年前，我曾写过一篇有关这些超大质量恒星以及它们怎
样改变着我们对恒星物理学的观点的文章）。

    可是超大质量恒星却几乎完全土崩瓦解了。

    例如，大麦哲伦云里有颗叫圣达利克的恒星。已知它离我们的距
离约为16万光年，并且它在此距离上是如此地明亮，使得它必定至少
具有120倍的太阳质量，才能发出如此明亮的光。

    然而，在1988年初，用较新而且较好的望远镜对它进行了观测和
照相。然后利用现代化的技术对此恒星的像作了分析，了解亮度的变
化情况。结果弄清楚这颗星的亮度不均匀，因而它不是单颗恒星。事
实上，它是至少由六颗相距很近的恒星组成的聚星。在圣达利克的遥
远的距离上，这个聚星在普通望远镜的条件下，似乎融合成了单颗恒
星。

    其他如此明亮因而质量巨大的恒星，也已被这种技术分解成密集
的星群——在任何一个星群里，没有一颗恒星的质量看起来是大于太
阳质量60倍的。换句话说，爱丁顿始终是对的，而超大质量的恒星突
然从天空中消失了。

    除了能使爱丁顿在其坟墓里安息之外，这还会有别的重要意义吗？
其实，它还有。原因之一是，它再次表明科学家必须不断地探查和检
验他们的结论，而且他们的发现会遭到改变。

    在此例中，爱丁顿理论具有的现实意义超出了超大质量恒星存在
与否的问题。而星团的发现又促使科学家重新估算星系与地球的距离。

    为了对宇宙总的大小有个一般的概念，对天文学家来说，估算暗
弱星系的距离显得非常重要。为了做到这一点，他们试图用各种不同
的技术，算出较近星系的距离，再利用这些距离算出较远星系的距离
等等。

    有一种技术曾被用来研究那些星系：它们一方面显得如此之近，
可以看出其中的单个恒星；但另一方面又显得如此之远，其中只有真
正最亮的恒星才能看到。假定这些遥远的星系里的“真正最亮的”恒
星发出的光与银河系里真正最亮的恒星相同。我们恰好知道银河系里
极亮的恒星有多远又有多亮，于是凭借算出遥远的星系必须有多远，
才能使它们的最亮恒星看上去不如应有的那么亮，便有可能计算它们
离我们有多远。

    但这有可能是我们一直在欺骗自己。对银河系里最亮的恒星，我
们能看得很清楚，足以确信它们都是单星；而遥远星系里的最亮的恒
星有可能实际上是星团，合起来看，它们比单星发出的光亮得多。

    要是果真如此，那么某些遥远的星系可能比我们以前认为的远1
～2倍，远到足以使一个星团以与在较近处的一颗单星以大约相同的亮
度闪耀着。假如这样的话，宇宙便比我们所想象的大得多，因而年龄
也大得多，于是这将把天文学家送回到他们的制图板跟前。


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