低量鈉元素是晚年恆星的「生命原則」

使用歐洲航天局新的、超大口徑望遠鏡（VLT），天文學家獲得了新的觀測結果，人們熟知的恆星演變理論遇到了尷尬場面，依據現有的恆星演變理論，科學家相信像太陽一樣的恆星在生命演化的晚期將排放大量的氣體和塵埃物質，從晚期恆星甩脫的物質在太空彌散，它們將進入下一代恆星和行星的物質循環。如果要追溯有機物質、甚至生命分子的來源，那麼晚年的死亡恆星通過超新星暴的形式釋放了由各種元素構成的氣體和塵埃，無機物質在漫長的化合作用中變成了有機物質和生命分子。

科學家觀測了一個巨大的星系團，他們使用了歐航局非常大口徑的光學望遠鏡，數據分析的結果顛覆了人們以恆星演化理論期待的情形。巨大星系團中的大多數恆星沒有經歷生命周期的「漸近巨星」（AGB）階段，一支由國際科學家組成的研究團隊發現，鈉元素在元素周期表排在第11位，它在恆星元素中的比重是一個重要的指標，鈉元素「指示器」指明了晚年恆星如何結束光明燦爛的一生。多年以來，恆星的演變和死亡一直被認為得到了完美解釋，天體物理學論述了標準的恆星演變理論，人們以計算機的詳細模擬預測了恆星生命周期的特徵。

根據標準恆星演變理論的解釋，類太陽質量的恆星在生命的末期出現一個「漸近巨星分支」（AGB）階段，恆星在AGB階段經歷最後一次的爆發，恆星內核的核聚變產生了輻射壓力，向外的輻射壓不足以抵抗恆星內核的收縮引力，大量的氣體和塵埃物質向外噴發，死亡的恆星噴發的氣體和塵埃造成了物質損失，它們構成了新一代恆星的物質來源。上一代恆星損失了物質，下一代恆星獲得了再生性的物質，形成了恆星物質相互轉換的大循環，恆星物質的再循環是理解天體化學的關鍵環節。再循環過程為下一代恆星、行星和星際有機分子提供了物質元素，為生命有機物質的形成奠定了基礎。

莫納什大學位於澳大利亞的墨爾本，大學天體物理學中心的西蒙·坎貝爾是一位恆星物理學家，他在翻閱老舊的圖文資料時發現了頗有挑戰性的線索，一些恆星沒有遵循現有的恆星演變理論定下的規則，它們可能跳躍了AGB階段。目前的恆星演變標準模型似乎「無所不能」，所有的恆星必定經過AGB階段，坎貝爾對恆星演變的標準模型進行了仔細校核，他發現過去的研究方法存在不足。坎貝爾率領的科學團隊使用了歐航局（ESO）非常大口徑的光學望遠鏡（VLT）他們仔細觀測了球狀星團NGC6752的恆星光線，NGC6752位於南半球天空區的孔雀座，它是一個巨大、古老的星團，包含第一代和第二代恆星，兩代恆星區別的標誌在於鈉元素的數量，他們通過VLT高質量的光譜學數據來測定恆星的鈉元素含量。VLT攜帶了多用途、高解析度的光譜儀，它讓科學團隊獲取了高解析度的數據，通過一次觀測130顆恆星的容量，他們觀測了一個整體球狀星團的很大部分。

球狀星團NGC6752集合了大約100萬顆恆星，它距離地球為13000光年，NGC6752的第一代恆星至少有100億年的年齡，第二代恆星的年齡比第一代恆星低了10億年，兩代恆星的差異在於鈉元素的含量。科學團隊NGC6752演變的AGB階段進行了觀測，他們發現了令人驚詫結果：所有觀測到AGB階段的恆星屬於第一代，它們的鈉元素的含量低，鈉元素含量高的第二代恆星完全演變到AGB階段，高達70%的恆星沒有經歷最後的演變階段，產生最後的氦核燃燒和物質損失的過程。

恆星似乎有一種低含量鈉元素的形成機制，在恆星的晚年階段需要低的鈉元素含量，以進入恆星演變的AGB階段。如果鈉元素的成分低，那麼從第一代恆星演變到AGB階段，如果鈉元素的成分高，那麼第二代恆星的演變達不到AGB階段。恆星在演變過程中跳過AGB階段，這意味著它們將會直接進入白矮星階段，在數十億年的時間逐步冷卻。科學團隊認為，不能以鈉元素的含量來解釋恆星演變的行為，恆星演變的內在原因和鈉元素的含量之間有某種強的因果聯繫，人們對兩者的聯繫知道得很少，這是科學家致力於解開的神秘性。我們用「養生堂」的健康理念加以對比：人體的鹽攝入量和恆星的鈉含量有「異曲同工」之妙，人體的鹽攝入量不能沒有，不能太高，高鹽食用量容易引起高血壓、高血脂、高血糖，70%以上的成年人存在「三高」的癥狀。高血壓患者不能吃高鹽的食物，如果吃下去，那麼他們難以經歷生命周期的「AGB階段」，這也許是生命的最後歲月。

在NGC6752球狀星團中，有多達70%的恆星沒有經歷AGB階段，而處於AGB階段的恆星在球狀星團中最為明亮。以目前的恆星演變理論進行預測，最為明亮的恆星數量將出現70%的下降。恆星演變的計算機模型存在缺陷，有必要進行調整。類似太陽質量的恆星如果含有豐富的鈉元素，那麼它們將不經歷AGB階段，它們不適用目前的恆星計算機模型，太陽一類的恆星如何演變成為地球一般的尺寸、或更小的白矮星？許多的疑問有待查明。一個簡單的判斷法則：含有高鈉元素的恆星將更早地死亡，低鈉元素的含量是恆星晚年壽命的關鍵指標，恆星的「食譜」和人們的食譜一樣應以低鹽含量為主。

NGC6752球狀星團的恆星不僅含有科學家選用的「標杆元素」——鈉，而且這些恆星含有其它不同數量的輕元素，諸如：碳、氮。過去有一種對於NGC6752球狀星團的認識，星團的所有恆星起源於大約同樣的時間，其實並非如此，兩種、或兩種以上的恆星起源於不同的時間。科學團隊期待在其它的星系群找到類似的特徵，《自然》雜誌發表了他們的研究成果。自墨爾本的莫納什大學、悉尼的麥考瑞大學、堪培拉的澳大利亞國立大學、德國的波恩大學、丹麥的奧爾胡斯大學組成了國際化的團隊。「漸進巨星分支」（AGB）是一個古怪的天文名詞，它得名於恆星演變在「赫羅圖」的位置。簡單說來，一個具有太陽質量的恆星演變到了最後階段，以恆星形式在宇宙舞台進行展示的最後階段被稱之為AGB，這類恆星在轉變為白矮星的過程中噴射了大量物質，產生了強烈的紫外線輻射，最後留下一個十分美麗的行星狀星雲。

（編譯：2013-5-31）

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