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这些恒星质量较小(1-8倍太阳),演化到晚期会进入渐近巨星分支(agb)——核心收缩,外层膨胀,通过星风抛射大量物质。
agb星的星风富含碳和硫(因为它们的核心已经合成到碳硫阶段),这些物质会融入周围的星际介质,成为猎户座大星云的“碳硫来源”
。
4第三代恒星:超新星的“铁元素注入”
第二代恒星中的一部分,会演化成白矮星(质量<14倍太阳)。
如果白矮星位于双星系统,它会吸积伴星的物质,直到达到钱德拉塞卡极限(14倍太阳质量),引发ia型超新星爆炸。
这类爆炸会释放大量铁元素——猎户座大星云中的铁,主要来自这类超新星。
通过这样的“死亡-馈赠”
循环,宇宙中的重元素逐渐富集。
到猎户座大星云形成的时候(约200万年前),银河系中的重元素丰度已经达到太阳的1——这正是星云中重元素的来源。
三、元素的分布:星云里的“化学分层”
猎户座大星云不是一个“均匀的化学汤”
,它的不同区域,元素丰度差异显着——这种差异,源于引力、辐射与恒星形成的相互作用。
1核心区:重元素富集的“高温熔炉”
星云的核心区(围绕四合星的区域),重元素丰度比外围高2-3倍。
原因有二:四合星的辐射压:四合星的强烈紫外线会电离周围的气体,将重元素离子(如o?、c?)加速到高速度,这些离子会被引力拉向核心区,形成“富集层”
。
恒星风与喷流:四合星的恒星风(高速带电粒子流)会将周围的物质吹向核心,同时原恒星的喷流也会将重元素从吸积盘注入核心区。
核心区的尘埃颗粒也更“脏”
——它们富集了硅酸盐(sio?)和碳颗粒(c??),因为重元素在这里更易凝结成尘埃。
这些尘埃会吸收可见光,所以核心区在光学望远镜下是“暗的”
,但在红外线下却很亮(尘埃吸收能量后再辐射)。
2外围区:氢氦为主的“原始区”
星云的外围区(远离四合星的区域),重元素丰度接近宇宙初始水平(<1)。
这里的物质主要是原始的分子氢云,还没有被前代恒星的重元素污染。
天文学家通过射电观测发现,外围区的分子云密度约为每立方厘米100个分子,正在缓慢坍缩,准备形成新的恒星。
3尘埃与气体的“元素分离”
星云中的尘埃与气体,并不是均匀混合的——尘埃会“捕获”
重元素,形成颗粒相,而气体则是原子离子相。
比如,氧元素在尘埃中以硅酸盐的形式存在,在气体中则以o?离子的形式存在;碳元素在尘埃中是碳颗粒,在气体中是c?离子。
这种“分离”
,对恒星形成至关重要:尘埃会保护气体中的分子不被辐射破坏,同时为原恒星提供“固体原料”
形成行星。
四、恒星形成中的元素再分配:从分子云到行星系统当分子云坍缩形成原恒星时,猎户座大星云的元素会经历一次“再分配”
——从星云的气体尘埃,变成原恒星的吸积盘,再变成行星系统。
1原恒星吸积盘:元素的“选择性吸积”
原恒星形成时,周围的分子云会坍缩成一个吸积盘——盘里的物质会沿螺旋轨道落入原恒星。
但吸积不是“平均分配”
的:重元素优先吸积:尘埃颗粒(富集重元素)会因为引力作用,更快地落入原恒星的中心,而气体(氢氦为主)则形成盘的“外层”
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