挑戰(zhàn)現(xiàn)有理論：新觀測(cè)表明星光之力不足以播撒“生命種子”

IT之家 12 月 30 日消息，科技媒體 scitechdaily 昨日（12 月 29 日）發(fā)布博文，報(bào)道稱天文學(xué)家的一項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)，挑戰(zhàn)了一個(gè)解釋恒星如何將生命關(guān)鍵元素散播至宇宙的長(zhǎng)期理論。

IT之家援引博文介紹，過(guò)去數(shù)十年來(lái)，科學(xué)界普遍認(rèn)為，紅巨星之所以能向外釋放強(qiáng)大的恒星風(fēng)，是因?yàn)楹阈前l(fā)出的光（即星光壓力，Starlight Pushing / Radiation Pressure）持續(xù)推動(dòng)其周圍新形成的塵埃顆粒。

紅巨星（Red Giant）是指類似太陽(yáng)的恒星在耗盡其核心的氫燃料后，進(jìn)入的生命晚期階段。此時(shí)，恒星會(huì)急劇膨脹，體積變得巨大，表面溫度則相對(duì)較低，呈現(xiàn)紅色。我們的太陽(yáng)在約 50 億年后也將演化為一顆紅巨星。

光作為一種電磁輻射，在照射到物體表面時(shí)會(huì)產(chǎn)生一種微小的推力。舊理論認(rèn)為，正是這種來(lái)自紅巨星的強(qiáng)大光壓，推動(dòng)著周圍的塵埃顆粒向外運(yùn)動(dòng)，從而形成了恒星風(fēng)。

這些恒星風(fēng)如同宇宙的“播種機(jī)”，將恒星內(nèi)部合成的碳、氧、氮等構(gòu)成生命所必需的重元素帶入星際空間，為新一代行星乃至生命的誕生提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，這個(gè)理論簡(jiǎn)潔地解釋了生命基石在銀河系中廣泛分布的原因。

圍繞著恒星 R Doradus 的塵埃云反射著星光。隨著恒星生命接近尾聲，它正在拋射外層物質(zhì)，在其周圍形成氣體和塵埃云（圖中以粉色和黃色顯示）。圖源：ESO/T. Schirmer/T. Khouri；ALMA（ESO / NAOJ / NRAO）

而瑞典查爾姆斯理工大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)最新指出，這個(gè)被廣泛接受的“星光壓力驅(qū)動(dòng)恒星風(fēng)”模型可能并不完整，甚至可能是錯(cuò)誤的。

研究團(tuán)隊(duì)使用了歐洲南方天文臺(tái)（ESO）的甚大望遠(yuǎn)鏡（VLT）及其 SPHERE 儀器，詳細(xì)觀測(cè)距離地球僅 180 光年的劍魚(yú)座 R。

它是一顆位于南天球劍魚(yú)座的紅巨星，距離地球僅 180 光年，是天空中最亮的紅外源之一。因其距離近、亮度高且是典型的紅巨星，成為天文學(xué)家研究恒星晚期演化的理想目標(biāo)。

位于智利的歐洲南方天文臺(tái)甚大望遠(yuǎn)鏡（VLT）上方的星空。恒星 R Doradus 位于圖像中心望遠(yuǎn)鏡的左側(cè)，靠近大麥哲倫星云，圖中大麥哲倫星云呈現(xiàn)為天空中一片明亮的模糊光斑。圖源：P. Horálek / ESO

團(tuán)隊(duì)通過(guò)分析塵埃反射的偏振光，首次精確測(cè)定了這些塵埃顆粒的尺寸。分析結(jié)果令人意外：環(huán)繞劍魚(yú)座 R 的塵埃顆粒直徑通常僅有萬(wàn)分之一毫米（0.0001mm），遠(yuǎn)比理論模型預(yù)期的要小。

研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合先進(jìn)的計(jì)算機(jī)模擬進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果表明，對(duì)于如此微小的塵埃顆粒，星光施加的推力根本不足以將它們加速到能夠掙脫恒星引力、形成強(qiáng)大恒星風(fēng)的程度。

恒星 R Doradus 周圍天空區(qū)域的廣角圖像。圖源：ESO / 數(shù)字化巡天 2/Davide De Martin

研究人員明確指出，盡管塵埃確實(shí)存在并被星光照亮，但它提供的動(dòng)力遠(yuǎn)不足以解釋觀測(cè)到的巨大物質(zhì)流失現(xiàn)象。這意味著，驅(qū)動(dòng)恒星風(fēng)的核心機(jī)制并非星光壓力。

對(duì)附近一顆紅巨星的近距離研究表明，僅靠星光可能不足以驅(qū)動(dòng)強(qiáng)大的星風(fēng)，從而將生命的組成成分傳播到整個(gè)銀河系。紅巨星是較老的恒星，它們的核心氫耗盡，體積膨脹到原來(lái)的數(shù)倍。（藝術(shù)家構(gòu)想圖）圖源：SciTechDaily.com

既然最簡(jiǎn)單的解釋不成立，那么驅(qū)動(dòng)恒星風(fēng)的真正力量是什么？研究團(tuán)隊(duì)基于早前使用阿塔卡馬大型毫米 / 亞毫米波陣列（ALMA）望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到的現(xiàn)象，提出了幾種更復(fù)雜的可能性。

這些替代理論包括：恒星表面巨大的對(duì)流泡（如同沸水中的氣泡）爆裂時(shí)產(chǎn)生的推力、恒星自身的周期性脈動(dòng)，或是某些劇烈的塵埃形成事件。這些新方向?yàn)槲磥?lái)的天文學(xué)研究開(kāi)辟了激動(dòng)人心的新領(lǐng)域，科學(xué)家們將繼續(xù)探索這些宇宙巨人的“幕后推手”。