晚年恒星蕴含低钠元素的“生命原则”

通过使用欧航局超大口径的望远镜（VLT），天文学家得到了一个奇特的观测结果，人们熟知的恒星演变理论似乎遇到了难以解释的问题，依据现有的恒星演变理论，太阳之类的恒星在其生命演化的晚期将释放大量的气体和尘埃物质，从晚期恒星甩脱的物质将在太空四处弥散，进入到下一代恒星和行星的物质大循环。科学家追溯有机物质甚至生命分子的来源，晚年的死亡恒星发生了超新星暴，释放了各种元素构成的气体和尘埃，无机物质在漫长的化合作用过程中变成了有机物质和生命分子。

科学家使用欧航局非常大口径的光学望远镜观测了一个巨大的星系团，数据分析的结果颠覆了人们对恒星演化理论的既有认识。大多数巨大星系团内的恒星没有经历过生命演化周期的“渐近巨星”（AGB）阶段。国际科学团队在一项研究中发现，在元素周期表中排在11位的钠元素是一个指示恒星特征的重要指标，钠元素在恒星物质元素的比重充当了“指示器”，可以指明晚年恒星如何结束了光明灿烂的生命历程。

几十年来，人们一直认为恒星的演变和死亡得到了近乎完美的解释，天体物理学家构建了恒星演变的标准理论，通过使用计算机模型，科学家详细模拟和预测了恒星生命周期演变的特征。依据恒星演变标准理论的解释，类似太阳质量的恒星在生命演化的末期将会出现一个“渐近巨星分支”（AGB）的阶段，它们在AGB阶段将经历最后一次大爆发，从恒星内核的核聚变反应产生了辐射压力，但此时向外的辐射压不足以抵抗恒星内核的收缩引力，大量的气体和尘埃物质崩塌后向外喷发，死亡恒星的剧烈喷发造成了气体和尘埃物质的大量损失，这些四处弥散的气体和尘埃是下一代恒星的物质来源。

上一代死亡恒星损失了物质，下一代新生恒星获得了物质，代际恒星完成了物质时空转换的大循环，代际恒星的物质再循环也是理解天体化学的关键环节。再循环形成了物质再生，上一代恒星为下一代恒星以及行星和星际有机分子准备了物质元素，奠定了生命有机物质的基础。澳大利亚墨尔本的莫纳什大学设立了天体物理学中心，恒星物理学家西蒙·坎贝尔翻阅了老旧的图文资料，他从中发现了颇有挑战性的线索，有些恒星似乎不遵守现有恒星演变理论的规则，这些恒星跳过了AGB阶段，而恒星演变的标准模型指明了所有恒星都要经过AGB阶段，坎贝尔仔细研究了恒星演变的标准模型，找到了过去研究方法的不足。

坎贝尔组织了一支国际科学家团队，使用了欧航局（ESO）非常大口径的光学望远镜（VLT），详细观测了球状星团NGC6752内的恒星，NGC6752位于南半球天空区的孔雀座，巨大而古老的星团包含了第一代和第二代恒星，钠元素含量标志了两代恒星的区别，团队成员分析了VLT高质量的光谱学数据，测定了恒星的钠元素含量。大口径的光学望远镜VLT携带了多用途的高分辨率光谱仪，可以一次观测130颗恒星，科学团队由此观测了球状星团内的多颗恒星。

球状星团NGC6752集合了大约100万颗恒星，该星团距离地球为13000光年，NGC6752内第一代恒星的年龄至少有100亿年，第二代恒星比第一代恒星的年龄少了10亿年，钠元素含量反映了两代恒星的差异。科学团队观测了NGC6752内恒星演变的AGB阶段，得到了一个令人吃惊的观测结果，所有观测到的处于AGB阶段的恒星都是第一代，钠元素的含量低，而钠元素含量高的第二代恒星则完全演化到AGB阶段，大约70%的恒星没有经历最后的AGB阶段，没有产生最后的氦核燃烧和物质损失过程。

恒星似乎有钠元素低含量形成的机制，晚年恒星似乎有低含量的钠元素，表明恒星进入AGB的演化阶段。钠元素成分低时，第一代恒星可以演变到AGB阶段，钠元素成分高时，第二代恒星不会演变到AGB阶段。恒星的演变跳过了AGB阶段，这些恒星将直接进入白矮星的演变阶段，然后在数十亿年的时间逐渐冷却。科学团队认为不能用钠元素含量解释恒星演变的行为，恒星演变有内在的因素，似乎与钠元素含量有有强的因果相关性，但人们对此了解得很少，科学家致力于解开其中的神秘性。

可用“养生堂”的健康理念进行对比，人体摄入盐的含量和恒星的钠含量有异曲同工之妙，人体摄入盐的含量不能太低，也不能太高，高盐食用量可能引起高血压、高血脂和高血糖，70%以上的成年人有“三高”症状，经常食用高盐食物的老年人难以经历人的生命周期的“AGB阶段”或最后的生命岁月。NGC6752球状星团中高达70%的恒星没有经历AGB阶段，进入AGB阶段的恒星在NGC6752球状星团中十分明亮。依据目前恒星演变理论的预测，十分明亮的恒星数量将会下降70%。可能需要对恒星演变的计算机模型的缺陷进行调整。

类似太阳质量的恒星含有丰富的钠元素，没有经历恒星演变的AGB阶段，似乎与目前的恒星计算机模型不相适应，类似太阳质量的恒星演变为近似地球的尺寸或更小的白矮星尺寸，很多疑难有待解开，有一个简单的判断法则，高钠元素含量的恒星死亡得更早，而低钠元素的含量成了晚年恒星寿命的关键指标，恒星的“食谱”好似人的食谱，以低盐含量的食物为主。NGC6752球状星团内的恒星含有科学家选取的标杆元素——钠，这些恒星也含有其它的轻元素，诸如：碳和氮，天文学家过去对NGC6752球状星团有一个共识，该星团内的所有恒星有同样的起源时间，然而，两种或两种以上的恒星实际上有不同的起源时间。

科学团队期待在其它的星系群寻找到类似的特性。《自然》杂志发表了科学团队的观测成果，墨尔本的莫纳什大学、悉尼的麦考瑞大学、堪培拉的澳大利亚国立大学、德国的波恩大学、丹麦的奥尔胡斯大学的科研人员组成了国际合作团队，他们研究的“渐进巨星分支”（AGB）看上去是一个相当怪异的天文名词，AGB得名于恒星在赫罗图中的位置，一个拥有太阳质量的恒星演变到了生命周期的最后阶段，恒星在宇宙舞台展示的最后阶段被天文学家称为AGB，晚期的死亡恒星在转变为白矮星的过程中向外喷射了大量的物质元素，发出了强烈的紫外线辐射，遗留了一个美轮美奂的行星状星云。

（编译：2021-5-31）

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