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2015年4月2日 星期四
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中大揭磁場催生「巨星」 李華白團隊成果刊《自然》


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■李華白及其研究小組花了近十年時間,揭示巨型恆星誕生之奧秘。 中大供圖

香港文匯報訊(記者 李穎宜) 一顆恆星的誕生,究竟背後蘊藏茼h少不為人知的奧秘?天文學家一直認為,在宇宙中一些氣體、塵埃等聚集一起的星雲,會因應重力(gravity)而塌縮(collapse),成為質量較太陽大十倍以上的巨型恆星。不過,星雲中往往只有少於10%質量會轉化,科學家一直難以解釋當中原因及謎團。中文大學物理系助理教授李華白及其研究小組花上近十年時間,研究及觀察星雲的數據,首次成功揭示當中的磁場(magnetic fields),對星體的形成有不可或缺的影響,是次研究成果獲國際頂尖科學雜誌《自然》刊登,預計將顛覆學界一貫以來關於星體形成之理論。

過去一個世紀,科學家對恆星的壽命周期的認識突飛猛進,成功解構新生星體的「成長」至它們的「死亡」(如因應質量化成白矮星、中子星或黑洞等),然而恆星的「出生」過程,科學界對此卻一直一知半解。這推動了李華白及其包括美國及台灣科學家組成的研究小組竭力進行對星雲的研究,至今終有突破。

星雲塌縮化恆星 機理成謎

針對質量比太陽大十倍以上的巨型恆星,由於它們距離地球非常遙遠,難以觀察,其形成過程仍然是個謎。科學界一直認為,太空中的大型星際分子雲團,當中的物質會在互相吸引的重力下塌縮而匯聚成恆星,而透過對太空的探索,天文學家確實於星雲中發現不少成群誕生、成分主要是氫氣的巨型恆星,但令人不解的是,星雲中只有少於10%的質量可轉化成恆星,當中的原因及機理更見神秘。

由此推測,恆星形成過程中除了造成塌縮的重力,必定還有其他力量與之抗衡抵銷,有人提出磁場正是這種「神秘」力量,但要直接測量星雲中的磁場強度以獲得足夠的論證,卻是極困難的工作。

因應有關情況,李華白等人特別建立一個創新的簡易磁量估算法,團隊前後花了近十年時間,收集最接近地球的巨型星雲NGC633(又稱「貓掌星雲」)的數據,並致力繪製其磁場形態,以研究星雲的形成、分裂及星雲核心(星體孕育之處)的情況,更獲得相當突破性的發現 。

他指出:「不論尺度的大小,NGC6334之磁場方向均近乎不變,意味星雲自身的重力及湍流均未能有效改變磁場方向。相反地,塌縮的重力及湍流速度卻因強磁場而不對稱。簡而言之,磁場不論對星雲形成、碎裂及核心形成都有關鍵的影響。」

盼對既有理論帶來顛覆性影響

是次研究結果又首次顯示,形成巨型恆星的星雲中,磁場約與星雲密度的0.4次方成正比,進一步證實星雲塌縮和分裂是由磁場控制。過往學界的主流假設認為,星雲分子氣體的湍流(turbulence)是恆星形成的單一主要因素,是次研究結果可望對既有的理論帶來顛覆性影響。

《自然》期刊評審員特別提及,以往恆星形成的理論模擬 (theoretical simulations)中常常忽略了磁場,而這個研究結果卻證明磁場於各尺度下對星雲的塌縮有關鍵的影響,認為是次研究發現非常重要。

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