恒星是宇宙中最主要的成员,仅在我们银河系中就有上千亿颗恒星。当然,它们中多数是泯然大众,或多或少遵循着既定的生命轨迹演化,天文学家也基本掌握它们的演化规律。但我们也会不时遇见一些奇怪的家伙,它们的特征和习性是如此古怪,以至于挑战了我们对物理学的理解。
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这些奇怪的家伙有从双胞胎自相残食的恒星到制造“不可能”元素的恒星,再到拒绝死亡的恒星,总之用现在的天体物理学理论很难解释。下面我们介绍宇宙中一些最奇怪的恒星。
仓皇出逃的恒星
一些恒星正在从我们的银河系脱离。这是天文学家对几十颗恒星的观察中得出的结论。这些恒星的运动速度是如此之快,甚至银河系的引力也拽不住它们。最快的是S5-HVS1,速度达到1700千米每秒。目前,它已进入荒凉的星系际空间。
但是,一颗恒星是如何加速到这么快的呢?
2005年,天文学家发现了第一颗超高速恒星,它似乎来自银河系的中心。我们知道,银河系中心盘踞着一头“巨兽”——超大质量黑洞。会不会是它把人家吓得没命奔逃?果不其然,天文学家的计算表明,如果一对双胞胎恒星路过黑洞,靠得太近,黑洞就会抓住其中一颗吞吃掉,把另一颗往外抛射。
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2018年,天文学家在调查了距离太阳最近的一颗超高速恒星LAMOST-HVS1之后,这个情节变得更为充实。这颗恒星似乎是从一个星团(很多恒星聚集形成的集团,与星系不同的是,星团没有中心)中被抛射出来的,这很奇怪,因为星团中并没有黑洞呀——至少我们是这么认为的。但是,如果这个星团中也含有黑洞——只不过不是盘踞中心、君临万物的那种超大质量黑洞,而是中等质量的黑洞——那现有的理论也能解释。所以,天文学家猜测,在这个星团中或许存在着迄今不为人知的黑洞。
最让人感兴趣的是,研究超高速恒星的运动,或许能帮助我们理解暗物质。暗物质是天文学家假设的一种物质,它们跟普通物质只有引力作用,没有电磁力作用,所以我们的光学望远镜、射电望远镜都探测不到它们。但它们对于宇宙的演化又至关重要,如果没有它们的引力,很多星系(包括银河系)早就解体了。一般认为,银河系中心附近,分布着一团暗物质云。天文学家现在感兴趣的是,希望通过研究从银河系中心抛射出的超高速恒星的轨迹,来推断出这团暗物质云的形状。因为超高速恒星在一路奔跑途中,轨迹肯定要受暗物质云引力的影响,这个引力,又跟暗物质云的形状有关。一环套一环,而暗物质云能形成如此这般的形状,又跟它自身的作用力有关。所以,如果知道了暗物质云的形状,我们可以更好地了解暗物质自身是如何相互作用的(比如,暗物质之间除了引力之外,会不会存在别的作用力),从而为确定暗物质的身份提供新的线索。
制造“不可能”元素的恒星
1961年,波兰天文学家安东尼·普兹比斯基在观测中发现恒星HD 101065的光谱与众不同。后来,这颗恒星被称为普兹比斯基恒星。
光谱是恒星的“条形码”。它们的特征是,在一条明亮的、颜色循序渐进变化的光带上,分布着一条条暗线。暗线在光谱中的位置可以告诉我们恒星的化学成分,譬如恒星里有哪些元素。通常这些暗线数量有限,截然分明,很容易识别,但普兹比斯基恒星暗线数量之多,彼此交叠,使得我们很难确定这颗恒星里到底有些什么元素。
2008年,一个天文学家小组声称,他们从普兹比斯基恒星的光谱中识别出一组来自锕系元素的暗线。这是够令人吃惊的,因为锕系中一些较重的成员在自然界中并不存在,只能在粒子加速器中合成。它们不仅极难产生,还会迅速衰变。例如,以爱因斯坦的名字命名的元素锿,其寿命只有472天。这样的元素在恒星一生中早就该消耗殆尽了,哪还会留存至今!除非……除非它们能源源不断地得到补充。
因此,一些天文学家怀疑,来自普兹比斯基恒星的怪异光谱可能是所谓的“稳定岛”存在的第一个证据。“稳定岛”是核物理学家设想的元素周期表中的一块地方,这里的元素虽然超级重,但异常稳定(一般来说,元素越重,越不稳定)。这些元素被认为在自然界中不太可能存在,只能通过加速器,让两个较轻的原子核高速碰撞,融合在一起,才能制造出来,而且一旦产生,就足够稳定,可以存在数千万年。但这些同位素至今为止未能合成。