黑洞和中子星加速它們周圍的物質，是高能量現象的來源，但它們產生於大質量恆星的死亡。這些恆星殘骸是前幾代恆星生存、死亡並豐富了星際介質的最後證據

新浪科技訊 北京時間10月9日消息，據國外媒體報道，太陽系很可能是宇宙誕生之後數代恆星生存消亡之後才孕育形成的，前幾代天體的殘骸——白矮星、中子星和黑洞，至今仍散落在銀河系之中。如果我們在鄰近區域發現原始天體殘骸物質，能證明太陽系和它們有關係嗎？目前我們尚未得出一個明確的結論。

與138億年“高齡”的宇宙相比，僅有幾十億年曆史的太陽系算是一個新生者，宇宙中許多恆星和行星形成時間比太陽更早，其中部分質量較大的恆星已完成了生命歷程。當恆星誕生時，它們會以各種各樣的質量形式出現，而質量較大恆星的燃料消耗速度最快，很快就會走向滅亡。在它們死亡的時候，它們將大部分恆星物質釋放至太空，與其他星際物質混合在一起，可能產生新一代的恆星和行星，同時，死亡的恆星將留下殘骸體，例如：白矮星、中子星或者黑洞。

　　圖中是銀河系平面的一部分，由於氫原子的釋放，出現了恆星形成區域（圖中被標爲粉紅色）。當新的恆星形成時，質量最大的恆星會很快死亡，它們的殘留物會參與到未來的恆星形成過程中

那麼這是否意味着當我們發現太陽系附近存在的恆星殘骸時，就能將這些恆星殘骸視爲太陽系的“祖先天體”呢？研究人員米格爾·拉米雷斯（Miguel Ramirez）很想知道這種可能性，他指出，當距離地球最近的中子星以超新星的形式發生爆炸時，是否有可能爲我們的行星狀星雲提供物質，爲我們的太陽、行星以及地球生命提供必要的元素？或者更直接地講，我們是中子星和黑洞的後代嗎？

　　恆星形成區域Sh 2-106展示了一系列有趣的現象，包括被照亮的氣體，提供這種照明的明亮中央恆星，以及尚未被吹散的氣體的藍色反射。這個區域的不同恆星可能來自許多不同過去和世代歷史的恆星的組合

毫無疑問，地球人類文明的崛起，很大程度上得益於前幾代的恆星，但是附近的中子星和黑洞真的是我們的宇宙祖先嗎？讓我們來找出答案吧！

　　這張照片展示了由哈勃太空望遠鏡拍攝的開放星團ngc290。如圖所示，這些恆星呈現出相應的屬性、元素和行星（以及可能存在生命的可能性），因爲所有的恆星在形成之前就已經死亡了。這是一個相對年輕的開放星團，其外觀主要是大質量的亮藍色恆星

恆星的誕生

當人們仰望晴朗漆黑的夜空時，會看到夜空中最顯著的特徵就是星星，它們是我們迄今爲止所能感知到的最多數量天體，在地球上，人類肉眼大約可以看到6000顆恆星，但實際的恆星數量遠不止這些。人們使用簡單的雙筒望遠鏡就能觀測到10萬多顆恆星，如果基於最好的太空探測器，例如：美國宇航局蓋亞任務，可以識別發現10億多顆銀河系恆星。

在銀河系裏，總共大約有4000億顆恆星，而在可觀測的宇宙範圍內，恆星數量可多達2萬多億顆，然而，當我們談及這些恆星從何而來時，它們似乎都有一個共同的起源。

　　圖中呈現的是摩根-基南光譜分類系統，顯示了每顆恆星的溫度範圍。現今絕大多數恆星都是M級恆星，在25秒差距內只有1顆已知的O級或B級恆星。我們的太陽是一顆G級恆星。然而，在早期宇宙中，幾乎所有的恆星都是O級或B級恆星，其平均質量是今天平均質量的25倍。當新的恆星在大質量區域形成時，O級或者B級恆星就會大量形成

現今宇宙中每顆恆星都是由氣體雲引力坍縮而形成的，這些氣體雲是由大爆炸遺留下來的氫和氦混合物，以及前幾代恆星殘骸重新注入星際介質中形成的。這些恆星是在輻射產生足夠能量後纔出現，至少有一個天體完全坍縮，足以點燃其核心的核聚變。

形成恆星的最後一步是激活核聚變，僅在溫度內核（多數是氫內核）達到400萬攝氏度纔會自然發生核聚變，將質量大約是7.5倍太陽的天體物質聚集在一個區域，雖然質量各不相同的物體從這些原始大型氣體雲中形成，但僅有那些越過臨界質量閾值的物體，纔會最終成爲擁有行星系統的恆星。

　　圖中是CR7星系，它是科學家最早發現的星系之一，被認爲是第三種羣恆星的所在地：宇宙中第一個形成的恆星。 後來人們確定，這些恆星不是“原始恆星”，而是缺乏金屬的恆星的一部分。 最初的恆星一定比我們今天看到的恆星更重，質量更大，壽命更短

在形成太陽系的氣體雲首次出現引力收縮之前，大約需要經歷92億年的宇宙演變，不僅產生了太陽和太陽系所有行星，而且可能還同時產生了數千顆其他恆星。恆星的形成通常不是孤立發生的，而是在巨大爆炸中，數千甚至數十萬顆恆星同時誕生。據我們所知，星雲中絕大多數恆星都是伴隨着大量恆星同時形成的。

　　圖中是大質量恆星在其整個生命週期的解剖結構，當恆星內核耗盡燃料時，最終形成II型超新星。聚變的最後階段是典型的硅燃燒，在超新星爆發之前，只在核內短暫地產生鐵和類鐵元素。對於第一代恆星，幾乎每一顆恆星都被認爲是在超新星中消亡的

我們的太陽是數代恆星的“結晶”

人們可能會想，爲什麼現今每顆恆星都含有數代原始恆星的部分物質，尤其是如果恆星形成事件導致恆星質量不一，例如：當恆星形成的時候，通常會出現以下情況：一些質量較大的恆星；大量中等質量恆星；大量低質量恆星；甚至還有更多從未真正成爲恆星的天體，其中包括：褐矮星和流浪行星。

　　在距離地球1.3萬光年的宇宙區域，人們無法用哈勃太空望遠鏡的分辨率看到梅西耶71星雲，但這張照片應該會讓你對內部恆星的密度和亮度有一個顯著認知。梅西耶71星雲大約有90億年曆史，直徑僅27光年，金屬含量比像太陽這樣的恆星要少得多，相比之下，太陽誕生時間較晚

在這些誕生的恆星中，僅有大約0.1%恆星的質量足夠大，能以超新星爆炸的方式結束生命，最終當恆星死亡時僅殘留一個黑洞或者中子星。儘管它們比其他恆星質量更大，氫燃料更多，但它們的亮度令人難以置信，消耗燃料的速度也遠快於質量較小的恆星。事實上，多數超大質量恆星，其質量是太陽質量的數百倍，它們僅存在幾百萬年時間，然後耗盡燃料，最終消亡於災難性的超新星爆炸。

還有大約20%恆星在某種程度上與太陽十分相似，這些恆星會燃燒內核的氫燃料，然後這些內核收縮並加熱，將氦聚變成碳，與質量更大的恆星發生過程相同。然而，不同於這些質量更大的恆星，當類太陽恆星耗盡氦，就不會發生進一步的聚變事件，因此類太陽恆星也就不會發生超新星爆炸。

　　當質量較低的類太陽恆星耗盡燃料時，它們會在行星狀星雲中釋放其外層，但其中心會收縮形成一顆白矮星，這需要很長時間纔會消失在黑暗的宇宙中。一些白矮星有幾十億年的歷史，這意味着它們的祖先恆星可能對我們太陽系的形成做出了貢獻

類太陽恆星走向死亡需要幾十億年時間，它們僅是逸散外層，逐漸形成行星狀星雲，而恆星內核會收縮成白矮星。

相比之下，質量更小的恆星——紅矮星，完成它們的生活週期所需的時間比宇宙目前的年齡更長，事實上，儘管現存的恆星中有80%是紅矮星，但沒有一顆燃燒耗盡所有氫燃料。當大質量恆星生命週期走向消亡時，將豐富周圍星際介質，併爲後代恆星做出貢獻，而小質量恆星仍然存在着。

但第一代恆星就完全不同了，除了氫和氦，沒有任何可察覺的物質，這些恆星形成過程非常困難。當然，當時的引力作用和現在是一樣的，核聚變也是一樣的，觸發核聚變的重要物理過程所需的溫度和密度閾值也是保持不變的。

然而，僅有氫和氦，這些早期恆星在能量輻射方面效率極低，這意味着它們不能像現代恆星那樣收縮至坍縮狀態，最終宇宙第一代恆星的質量普遍比現代形成的恆星大許多，天文學家將它們稱爲超級質量恆星。

而宇宙中近代形成最普遍的“均質恆星”，其質量僅有太陽質量的大約40%，意味着它們的壽命比太陽更長，宇宙第一代恆星出現的“均質恆星”質量是太陽質量的10倍，而它們的壽命僅有數千萬年。最終，第一代恆星在數十億年前就完成了生命週期，它們最終以超新星爆炸結束生命，併爲後代恆星的誕生豐富了氣體雲。

　　一個像銀河系一樣的螺旋星系向右旋轉，而不是向左旋轉，這表明宇宙暗物質的存在。然而，其他恆星和恆星殘留物的引力影響將擾亂任何單個恆星的運動，使長期預測幾乎是不可能的

在宇宙中尋找地球根源

現代宇宙中不僅充滿着恆星，而且還有大量的恆星殘留物——也就是之前幾代恆星的屍體，那些之前生存和死亡的恆星，每當我們發現一顆比太陽更古老的白矮星、中子星或者黑洞時，就有一種非零可能性，即它們可能是來自曾經存在的恆星某些物質，它們產生的特殊殘留物質構成了當前的太陽、地球和太陽系所有天體。依據白矮星和中子星的演變過程，隨着它們年齡的不斷增長，其溫度和自轉會發生變化，我們可以測量單個天體，並估計其具體年齡。然而，對於黑洞我們不能這樣進行測量，我們還不知道如何可靠地確定它們的形成年代。

我們現今觀測的恆星擁有各種各樣的屬性特徵：恆星質量不一，從0.075倍太陽質量至260倍太陽質量；它們含有比氦更重的元素在0.001%-3%之間不等；我們所觀測的最早恆星誕生於130多億年前。

然而，當誕生新恆星的重大事件發生時，該事件中形成恆星僅是質量存在差異的，但它們有相同比例的重元素（天文學家稱之爲金屬丰度），以及相同的形成年齡。

換句話講，在我們附近尋找與太陽年齡和金屬丰度相近的其他恆星非常重要，如果我們能找到一顆年齡和金屬丰度與太陽相近的恆星，即使質量相差很大，也有可能是由相同氣體雲形成的。你甚至可能有非常聰明的想法測量恆星在星系中的運動方式，相對於太陽和其他恆星，並試圖重建46億年前它們以及地球的位置，從而證實這些天體是否起源於同一星系的相同區域。

同樣，你可能會打算在自家後院觀測白矮星、中子星和至少46億年曆史的黑洞，如果你能準確地測量它們在太空中的運行狀況，就能推算出46億年前它們在星系中的運行軌跡，那時太陽和其他恆星剛形成不久，甚至它們形成時間更早，觀察這些恆星的生存和死亡過程，很可能它們死亡殘骸是形成太陽系的氣體星雲的一部分。

但如果我們遵循這個合理而直觀的觀測方法，最終得到的答案可能並不可靠，以至於我們還不如採取隨機猜測。這種方法存在一個明顯的問題：銀河系大約有4000億顆恆星，平均每隔幾十萬年，每顆恆星會抵達另一顆恆星的“近日點”，其軌道會發生明顯變化。隨着每一次微小引力“牽引”作用，恆星之前位置的不確定性就會增加，以至於推測1億年前的恆星運行狀況都是不可靠的，更不用說46億年前或者更久遠。

事實上，我們甚至還沒有確定任何一顆恆星或者恆星屍體殘骸，我們可以自信地認爲，它們來自與太陽相同的恆星形成星雲或者星團，當大量恆星都從同一個星雲中形成時，就會產生星團，其內部的引力相互作用導致它們在大約數億年的時間內全部分離。許多恆星形成過程中遭受了強烈的引力牽引，以至於被驅逐出銀河系。如果沒有一幅全面而準確的銀河地圖，包含着銀河系內恆星和恆星殘骸，我們就缺乏足夠的信息來得出一個合理的結論。

這是天文學和天體物理學等觀測科學遭遇的巨大挫折的一部分，我們無法通過控制實驗來研究宇宙自然演變，我們僅能獲得宇宙當前的一個快照：當這些遙遠天體的光線到達我們眼睛的時候。儘管我們瞭解萬有引力原理，也成功地繪製出銀河系中的天體，包括它們的三維位置和運動，但重建數十億年前天體位置遠超出了我們當前的技術能力。

我們可以肯定的是，現今宇宙中存在大量中子星、黑洞，甚至白矮星，事實上，它們對我們太陽系中的重元素都有貢獻。毫無疑問，從它們的祖先恆星死亡到太陽誕生的時間間隔越長，其中一些物質混入星雲的概率就越大，而星雲就是我們的起源。

但是否有任何特定天體對太陽系構成具有貢獻？目前探尋該謎團遠超出了當前人類科技範圍，我們是黑洞、中子星和許多其他天體的後代，但如果我們不瞭解這些天體在銀河系曾經的關鍵時間的位置，就無法確定我們的宇宙祖先是誰。（葉傾城）