早期宇宙曾产生大量尘埃 可承受恒星爆炸冲击(图)

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　　宇宙尘埃对于恒星和行星的诞生是至关重要的，它们对于恒星和岩石行星的形成起着决定性作用，可以提供形成生命的基本成分。但是早期的宇宙中为何有那么多的尘埃，这仍然是个谜。许多天体物理学家们认为，尘埃是短命的大型恒星作为超新星爆炸死亡期间形成的。然而，对银河系附近的超新星所进行的一些观测表明，这样所产生的尘埃不多，无法解释早期宇宙中出现的大量尘埃。不久前，研究人员在《自然》杂志上记录了一颗超新星在爆炸后几周至爆炸后2.5年期间尘埃的形成过程，揭开了尘埃形成的神秘面纱。研究揭示了超大尘埃颗粒的形成过程，说明这些颗粒能够承受恒星爆炸带来的冲击；研究还表明，尘埃的产生开始时缓慢，但后来就加速了。

　　 光和热

　　丹麦奥尔胡斯大学天体物理学家克里斯塔·高尔和他的同事们监视了超新星SN 2010jl，这是最初于2010年在附近星系中发现的一颗超新星。研究小组利用智利帕拉那山极大望远镜上的光谱仪，测量了尘埃颗粒所吸收的可见光量以及那些颗粒本身释放的红外辐射量。

　　研究小组得出结论：在爆炸之后40天至240天之间出现的尘埃一定是由恒星变为超新星之前被驱逐出去的材料构成的，因为唯一的另外一种可能性就是超新星本身抛射到星际空间的残骸。高尔指出，在爆炸之后那么短的时间内，残骸温度太高，无法凝结成尘埃颗粒。爆炸后这一阶段中，随着来自超新星不断扩张的冲击波一扫而过，先前喷射出去的物质被压缩成低温浓密的外壳，这是尘埃结合积聚的极佳环境。

　　英国贝尔法斯特女王大学的天文学家鲁比娜·科塔克说，研究小组的数据是特别具有说服力的，因为他们提供的系列波长数据同步覆盖了爆炸之后几周至几年的情况，所提供的信息同时包含了尘埃颗粒的大小和成分情况。科塔克说：“除了最近最明亮的超新星事件之外，在所有其他事件中都很难获得这么全面的覆盖信息。”

　　 承受冲击

　　让天文学家们感到吃惊的是，他们发现：相对于银河系的标准来说，这些尘埃颗粒是巨大的，直径在1至4.2微米，至少4倍于在银河系恒星系统之间所发现的典型的尘埃颗粒宽度。高尔指出，大型尘埃颗粒更加难以形成，但是当超新星释放的冲击波向星际物质冲击的时候，大型颗粒不至于被其摧毁，这一点很可能解释了为什么大型颗粒存在的时间更长。而在此之前，在太阳系发现过大型的星际尘埃颗粒。

　　在早期观察中，超新星SN 2010jl周围的尘埃量相对较少，相当于不到太阳质量的万分之一。但是，在爆炸后500天至868天期间，尘埃形成加速，尘埃质量增加了10倍多。高尔称，这一增速标志着超新星的尘埃产出过渡到另一个阶段。一旦超新星爆发期间产生的富碳物质和其他残骸得到充分的冷却，就开始结合在一起形成尘埃，加速了尘埃的产出。在第868天，当高尔的研究小组最后一次观察这颗超新星的时候，尘埃量已经增加到太阳质量的0.04倍，或者说相当于地球质量的830倍了。

　　如果尘埃产出不断增加的态势继续下去的话，20年之后超新星SN 2010jl所产出的尘埃量就会相当于半个太阳的质量，类似于在得到广泛观察的超新星SN 1987A周围所观测到的尘埃量。高尔说，如果早期宇宙中的大型超新星以同样的速度产出尘埃，那么的确可以解释在早期宇宙中所观测到的尘埃量。