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標題: 早期宇宙中第一批超新星爆發將大量水散佈至星際物質中 [打印本頁]

作者: jiunn36 時間: 2025-1-19 10:10 AM 標題: 早期宇宙中第一批超新星爆發將大量水散佈至星際物質中

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　　水是生命現象所需的基本物質之一﹐地球之所以能孕育生命與擁有大量的水密不可分。在現今宇宙所含的物質中﹐氫由大霹靂產生﹐是宇宙中最普遍的元素﹐而氧則在大質量恆星的演化過程中產生﹐水則是由一個氧原子和兩個氫原子結合而成﹐結構簡單且穩定。之前天文學家認為﹐恆星在死亡時釋放氧﹐讓氧和水在宇宙中含量隨時間逐漸增加。然而近期的一項研究卻顯示﹐早期宇宙中的水含量可能比天文學家原先所預估的還要多上許多。
　　天文學家將氫﹑氦以外較重元素通稱為「金屬」並依照恆星中的金屬元素含量多寡將恆星分為三類﹕年輕且富含金屬元素的恆星如太陽﹐稱為第一族(Population Ⅰ)﹔年老且金屬含量較低的恆星﹐稱為第二族(Population Ⅱ)﹔完全由氫﹑氦組成﹐於早期宇宙中誕生的第一批恆星﹐稱為第三族(Population Ⅲ)。目前雖尚未直接觀測到第三族恆星﹐但依據理論推測﹐它們的質量非常大﹐也因此在演化過程中﹐製造了宇宙中最初的氧﹑碳等重元素。
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上圖是藝術筆下所展現的遙遠星系CR7﹐此星系是由歐洲南方天文台(ESO)的極大望遠鏡(VLT)發現﹐是迄今在早期宇宙中所發現的最明亮星系﹐推測其中可能隱藏著第三族恆星。這些龐大﹑超級明亮且目前僅存在於理論中的恆星﹐是宇宙歷史中第一批重元素的創造者。這些重元素構成了我們今日所見的恆星﹑環繞它們運行的行星以及我們所知的形成生命的基礎物質。
　　近期研究團隊經由研究認為﹐除了氧﹑碳等重元素之外﹐第三族恆星在演化至末期死亡時可能會製造出大量的水﹐並藉由超新星爆發將其散佈至星際物質中。研究團隊利用電腦模擬了兩種早期宇宙中的超新星爆發﹕一種是13倍太陽質量的較小質量恆星﹔另一類是200倍太陽質量的大質量恆星。大質量恆星源自太初氣體﹐是宇宙中最早形成的第三族恆星﹔較小質量恆星則來自於早期宇宙的恆星形成區﹐金屬含量極低但不屬於第三族群恆星。這些恆星分別以典型超新星和不穩定超新星的形態爆發並釋放出大量物質。模擬結果顯示﹐在這些超新星殘骸形成的星際物質中﹐水含量的比例可達現今銀河系星際物質的10至30倍。而在大霹靂後約1至2億年﹐星際物質中的水含量已經多到足以支持生命形成。
　　然而﹐宇宙中的生命是否在這一時期就已經出現仍是未知數。或許在早期宇宙中可能一度富含大量的水﹐但隨著星際物質被電離和其他物理﹑化學過程﹐大量的水分子遭到分解﹐導致宇宙中的水含量快速減少。直到第二族和第一族恆星誕生後﹐不斷重複的恆星演化過程才讓宇宙中的水含量逐漸回升。也因為如此﹐或許存在於我們四周的許多水分子之中﹐有些正是由早期宇宙中的第一批恆星產生。

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