天文学家开发测定恒星中氧气丰度的新方法

点击次数:23   更新时间:2018-05-15   【关闭

来自哈佛 - 史密松天体物理中心的天文学家开发了一种新的计算方法来确定这些和类似星体中的氧的丰度,特别是在巨星中。该代码会查找比以前的估算更具自身一致性的值。 / em

在氢和氦之后,氧是宇宙中第三丰富的元素。它是空间中的气体和尘埃云的重要组成部分,尤其是当它与碳等其他原子的分子结合在一起时,它就是来自这颗星际物质的新星体和行星。当然,氧气对我们所知道的生命来说也是必不可少的,而且所有已知的生命形式都需要液态水和氧气含量。分子形式的氧气,特别是作为水的氧气应该是相对丰富的,但是在过去的十年中,已经有相当多的关注已经提出了观察结果,表明至少在分子形式中氧气比预期的要稀少,还没有完全解决的缺陷。

相比之下,以恒星为主的最显着的原子氧被认为与预期非常吻合。中性氧原子产生强大的线,经常用来计算其丰度。模型通过考虑辐射场,恒星的热气体运动和恒星的内部结构(例如,温度和压力随半径变化的方式)来满足线的强度。然而,事实证明,这些计算中的不同假设可能会导致氧气丰度预测差异很大,对于巨型恒星而言,这些恒星较大且较冷,并且通常具有热色球外,这些丰富的结果可能会彼此不一致多达15倍。科学家经常认为这种差异经常被忽略,认为某些提出的恒星模型本身是不现实的。

CfA天文学家Andrea Dupree,Eugene Avrett和Bob Kurucz用Avrett的PANDORA恒星大气层代码解决了这个基本问题。特别是,它们包括巨型恒星中热外部气氛的影响,这是通常被忽略的。而且,它们不会将氧原子(和相应的线强度)的激发与局部温度联系起来。为了简化计算,大多数以前的方法强加的这种约束并没有将更复杂的情况(如热气氛)充分考虑进去。天文学家发现他们的新计算可以解决一些悬而未决的问题。这些线条本身实际上比以前想象的强三倍,从而减少了暗示的氧气丰度,从而也影响了恒星内部模型的细节,尤其是对于在球状星团中看到的巨人。在已知缺乏其他较重元素的恒星的结果中,也可以看到类似的改进,甚至是一些正常的类似太阳的恒星。可能的影响延伸到更准确地估计当外行星形成时太阳星云中存在的氧量。

PDF研究副本:色球模型和巨星中的氧气丰度

资料来源:哈佛 - 史密森天体物理中心