大质量恒星是如何减重的？ 秘密藏在金属丰度里！

大质量恒星是宇宙中的「重」要成员，不同于我们的太阳，这些质量比太阳重上十倍的恒星，在生命的末期会发生壮烈的超新星爆炸，将其深埋在内部的重元素抛射进入星际之中，然后再聚集到我们的原始太阳周遭，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在超新星爆炸时才对生命的诞生有贡献，在大质量恒星的生命期当中，它们放出强大的紫外线，游离星际中的气体，对周遭的环境早早就产生了影响。 而恒星生命末期时吹出的恒星风，会将恒星表面的物质带走，这会使得恒星的质量随着时间而逐渐流失，这也是恒星演化模型中关键而不可忽略的部分。

图说：艺术家笔下的红巨星吹出其表面物质的想象图，来源：ESA

来自中研院天文所的欧柏升博士生和他的研究团队，在最新一期的天文物理期刊（The Astrophysical Journal， APJ） 中发表了他们关于恒星演化模型的最新研究。 这个研究发现恒星演化模型中有一个「临界金属丰度」，只要大质量恒星的金属丰度高于0.1倍太阳金属丰度，这颗恒星就可以演化而红超巨星。 但小于这个金属丰度的大质量恒星，它就无法膨胀成红超巨星。 由于红超巨星的阶段，恒星会产生大量的恒星风，造成恒星质量明显地散失，也将明显影响后续的恒星演化和超新星爆炸阶段。 这项研究改写了天文学家对大质量恒星演化的知识，并为恒星演化的研究指引出了清晰的明路。

图说：大质量恒星吹出恒星风如同水波涟漪一般影响四周的星际介质。 图片来源：中研院天文所/陈科荣

由于宇宙中的金属元素是由恒星的核融合反应与其他各种方式合成出来，在早期宇宙中缺乏金属元素的情况下，大质量恒星演化末期的样态肯定有很大的不同。 这份研究的模型预测，远古的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的质量。 虽然本研究并不是第一个提出金属丰度与红超巨星的演化关系，但却是首次指出一个明确的临界金属丰度，并且是透过2，000个精确的恒星模型所计算得出的数值，这个发现具有相当的代表性，预期对恒星演化模型将会产生深远且关键的影响。

本研究刊登在2023年2月的天文物理期刊上 （编辑/谢翔宇）

资料来源：ASIAA

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