計算機模擬誕生宇宙中第一顆恆星

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圖片來源:TOM ABEL

新的計算機模擬正在幫助填補創世紀中遺漏的一些細節——即,所有光線來自何處。根據《科學》雜誌上週線上發表的一篇報告,第一顆原恆星開始在新生的星系中濃縮而成的氫氣和氦氣雲深處形成。(在右圖的影像中,原恆星被描繪成由較熱的物質形成,這些物質在自身重力下坍縮時冷卻。)報告的合著者,加州大學聖地亞哥分校的物理學家邁克爾·L·諾曼解釋說,模型並沒有揭示這顆恆星最終變得有多大,“但我們非常有信心它將大約是太陽質量的100倍。”這些結果可以解釋今天可見恆星的成分。

作者們早期的建模嘗試首次展示了分子云的坍縮。然而,這一次,他們在伊利諾伊州國家超級計算應用中心的16處理器SGI Origin 2000超級計算機上運行了模擬,這使他們能夠在更大的虛擬宇宙中解析出更多細節。根據諾曼的說法,這些資料和最近完成的一些額外工作,回答了天文學家們的反對意見,即如果早期恆星很大,它們會因為不穩定而分裂,或者因為旋轉太快而無法形成。“我們一直都說我們認為第一批恆星會是巨大的,”諾曼指出。“這就像是堵上了一個漏洞。”


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這些結果也與科學家們已經瞭解的關於恆星的一些知識非常吻合。恆星的核心製造所有比鋰重的元素,並在它們以超新星形式爆炸時分佈這些金屬。即使是天文學家今天能看到的最古老的恆星,其歷史可以追溯到大約十億年前的宇宙,也至少含有一些重元素——而且含量也符合人們在經歷一輪超新星後所期望的量,一些人認為。諾曼解釋說,一顆像模擬預測的那樣巨大的恆星,“將在幾百萬年內變成超新星,並且在此之前它將在核心中產生大量的重元素。”

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