舞动星空的大质量恒星“出双入对”

大质量恒星在宇宙的舞台上常常不是表演独舞，而是跳“双人舞”甚至“多人舞”，像太阳“独舞”一类的恒星在宇宙中非常罕见，这与天文学家过去的想象不同，。德国波鸿鲁尔大学的天文学家经过长期的天文观测证实了一个天文学的见解：宇宙中恒星有“成双结对”或“成群结对”表演的偏好。天文学家在鲁尔波鸿大学设在智利的天文台先后观测了800多颗“舞动”的恒星，这些恒星的质量相当于太阳的100多倍，它们中的90%以上属于多星系，鲁尔波鸿大学的观测成果支持了一个理论上的假想，即：大质量恒星通常以双星体或多星体的组合形式在“星光大剧场”闪耀。

橙红色的太阳缓慢地沉入地平线，漆黑的夜幕降临在智利的阿塔卡马沙漠，繁星斑点隐约地闪烁在天空，灿烂的星河点亮了夜空，人们对繁星闪烁的银河系充满了好奇，在世界上没有任何地方比智利的阿塔卡马沙漠更适合天文观测活动，而德国鲁尔波鸿大学的天文观测台就设在智利的沙漠，阿塔卡马沙漠的生活单调而孤独，但“与星共舞”的生活驱散了天文学家在长年累月的观测活动中产生的孤独感。鲁尔波鸿大学天文台迎来了罗尔夫·奇尼博士带领下的天文团队，他们发现了令人十分震撼的成果。

鲁尔波鸿大学（RUB）天文台与欧洲最大的天文台——“非常大型望远镜”相距20公里，欧洲天文台设在智利的帕拉纳山，鲁尔波鸿大学天文台像一个业余天文台，有些“势单力薄”，望远镜的分辨率远低于欧洲天文台，但他们利用小型天文仪器观测了很多天体。欧洲非常大型望远镜的观测机会难得，平均分配给每位天文学家的观测时间十分有限，每年大约平均分配到5至10个小时的观测时间，普通的天文学家难以在大型天文台得到连续数周的观测时长，鲁尔波鸿大学天文台有所不同，“近水楼台先得月”，天文团队有足够的观测时间，可以对特别留意的天文对象进行精确的观测。RUB的天文团队对星变现象产生了浓厚的兴趣，长时间观测和分析了恒星亮度的变化。

天文学家在几年前提出了一个观点，相当于太阳质量100倍的大质量恒星将会演化成双星系的形态。波鸿大学的天文团队对多星系现象开展了专题研究，奇尼博士认为，人们习惯于非理性的科学思考方式，经常将单星系看成是多星系的运转方式，但单星系和多星系的运行规律十分不同。RUB的天文团队观测和分析了800多颗恒星的星变现象，他们发现，它们中的90%以上的属于多恒星系，通常有2到4颗恒星组成，形成了相互绕转的多恒星系统。世界上的一些大型望远镜没有发现多星系的现象，主要的原因是多颗恒星非常靠近，天文学家很难将双恒星区分为两个离散点。

鲁尔波鸿大学的天文学家找到了解决问题的技巧，接收的星光被分解为不同波长的光线，而恒星的化学成分决定了发射光线的波长，通过光谱线的分析，天文学家确定了恒星系的组成方式，或由一颗恒星组成，或由多颗恒星组成。天文团队利用了天体物理学的多普勒效应，分析了在多星系中恒星相互绕转的情形。通过汽笛传播声可以解释多普勒效应，从人们身边驶过的救护车传出了汽笛声，当救护车驶近时，我们可以听到逐渐升高的汽笛声，反之，当救护车驶离时，我们可以听到逐渐降低的汽笛声。光的传播有类似“高调和低调”的现象，当一颗恒星朝向观测者移动时，增强的光线发出更短的波长或光波向蓝端移动，当一颗恒星背向观测者移动时，变弱的光线发出了更长的波长或光线向红端移动。

很多恒星的光谱线产生了从蓝色到红色波长的周期性变化，似乎是单颗恒星或单星体亮度的变化，实则是两颗恒星或双星体亮度的变化。两颗或两颗以上的恒星相互绕转，在恒星相互绕转的过程中，其中一颗恒星的运动轨迹或靠近地球，或远离地球。天文团队还发现了3颗或4颗相互绕转的恒星，在对恒星运动轨迹观测的基础上，他们计算了恒星的转动周期或恒星在绕转一周时所需的时间，在统计分析的基础上得出结论，大质量恒星孤独转动的可能性很小，双恒星系中的恒星和伴星有相似的质量。双星质量的相似性不是偶然的，一颗相当于太阳质量50倍的大恒星容易捕获一颗相当于太阳质量的中等恒星，不容易捕获一颗相当于太阳质量50倍的大质量恒星。从恒星形成的过程解释了恒星和伴星的组合，解释了双恒星通常有相似的质量。

奇尼博士假定了大质量恒星在诞生时出现了双星、三星或四星的形式，多恒星系和单星体一样起源于气体云和尘埃，气体和尘埃云团在浓缩作用下变得密实，在气体尘埃云团演变的最后阶段，大团的气体尘埃云被分裂为两个尺寸相似的云团，同时产生了两颗或两颗以上质量相似的恒星。目前的有些理论模型描述了恒星系诞生的过程，多数的恒星系模型只解释了单一大质量恒星的形成过程。RUB天文团队的观测结果有所不同，他们在恒星起源的研究中重新考虑了恒星形成的理论模型，以天文观测事实为依据，有修正和调整现有模型的必要，。

波鸿大学的天文团队选派了一名常年驻守智利阿塔卡马沙漠的成员，进行全时段天文观测，增加和完善观测的数据，在天文台与鲁尔波鸿大学之间建立了因特网，德国波鸿大学的总部通过因特网操控了望远镜的运行，RUB天文台有很高的自动化程度，但科学团队派遣了一位驻守现场的天文学者，使用卫星基础设施的方式会产生相当昂贵的信息通信成本。奇尼博士每年4到6次到访阿塔卡马沙漠，负责天文台仪器设备的维护和日常运行的调试，保持红外线照相仪器处于足够冷却的状态，保障容器内有充满液态的氮。

智利阿塔卡马沙漠的景色神奇而雄伟，但从德国抵达阿塔卡马沙漠的旅行颇费周折，从德国先要飞到西班牙的马德里，奇尼博士和驻守成员没有时间去看一场皇家马德里队的足球比赛，然后从马德里飞往智利的圣地亚哥，再搭乘智利的国内航班飞到阿塔卡马沙漠附近，最后要乘坐一辆越野汽车，经过两个小时的驾驶到达天文台所在的山峰。到达沙漠的旅程有些辛苦和疲惫，但“风景这边独好”，智利拥有世界上最好的天文观测地点，天文学家奔赴智利阿塔卡马沙漠天文台的热情不减，好似世界各地的球迷涌向巴西的圣保罗或里约热内卢的热情，天文学家对天空的向往好似世界球迷对世界杯的期待。

（编译：2014-6-20）