大质量恒星是宇宙的“重”要成员,不同于太阳,这些质量比太阳重十倍的恒星,生命末期会发生壮烈的超新星爆炸,将深埋核心的重元素抛入太空,然后聚集到原始太阳周边,最后成为生命诞生与演化的重要元素。
但其实大质量恒星不只超新星爆炸时才对生命诞生有贡献,大质量恒星生命期就放出强大紫外线、游离星际气体,对周边环境早就产生影响。恒星生命末期时吹出的恒星风,会将恒星表面物质带走,使恒星质量逐渐流失,也是恒星演化模型关键部分。
中研院天文所欧柏升博士生和研究团队,在最新《天文物理期刊》(The Astrophysical Journal,APJ)发布恒星演化模型的最新研究。发现恒星演化模型有个“临界金属丰度”,只要大质量恒星高于0.1倍太阳金属丰度,这颗恒星就可演化至红超巨星,小于此金属丰度就无法膨胀成红超巨星。红超巨星阶段的恒星会产生大量恒星风,造成恒星质量明显散失,影响后续恒星演化和超新星爆炸阶段。这项研究改写天文学家的大质量恒星演化知识,并为恒星演化研究指引一条明路。
宇宙金属元素是由恒星核融合反应与其他各种方式合成,早期宇宙缺乏金属元素下,大质量恒星演化末期样态一定很不同。模型预测远古大质量恒星可能不会经历红超巨星阶段,终其一生都不会流失太多质量。虽然此研究并不是第一个提出金属丰度与红超巨星演化的关系,但却是首次指出明确的临界金属丰度,并通过2千个精确恒星模型计算得出的数值,有相当代表性,对恒星演化模型应会产生深远的关键性影响。
(首图为艺术家想象红巨星吹掉表面物质,来源:ESA)