巨大恒星之间的恒星碰撞，没有立即发生

喜庆的肖像是我们当地银河社区最大的恒星苗圃的最详细视图。庞大的年轻恒星群称为R136，只有几百万年的历史，居住在大麦哲伦星系（LMC）（我们银河系的一个卫星星系）中动荡的恒星诞生区Doradus星云30中。在我们的银河系中，没有一个已知的恒星形成区域，该区域的大小不超过30 Doradus。许多类似钻石的冰蓝色恒星属于已知的最大质量恒星。其中几个比我们的太阳重100倍以上。这些重的恒星注定会像几串鞭炮一样在几百万年内像超新星一样爆发。

第十届爱德华多·阿马尔迪（Edoardo Amaldi）引力波会议上发表的最新研究表明，质量介于我们自身太阳质量200到300倍之间的大质量恒星之间不会发生恒星碰撞。

也许有人会希望，质量达到我们太阳的200-300倍的巨大恒星残骸之间的碰撞将是宇宙中最壮观的现象之一。也许是，但是很不幸，我们可能永远不会有机会找到答案。华沙大学物理系天文台的天体物理学家已经发现，直到数十亿年后才会发生首次此类碰撞。

长期以来，天文学家一直认为宇宙中最大的恒星不会超过150个太阳质量。但是，三年前，麦哲伦星云中的星团被发现容纳“不可能的”恒星，这些恒星是质量为我们自己太阳的200到300倍的巨大怪物。这一发现引起了天体物理学家的极大兴趣，特别是那些从事长达一个世纪的引力波研究的人们。如果这样的恒星怪兽形成紧密的二元系统，它们的残余物之间就会发生碰撞。此类事件产生的引力波将足够强大，以至于我们的电流探测器也能感应到它们-并且其距离比典型的恒星黑洞大得多。华沙大学物理系天文台的KrzysztofBelczyński博士说：“但是我们不能指望能检测到如此大的碰撞。”

Belczyński博士的团队与第20届广义相对论和万有引力国际会议（GR20 / Amaldi10）一起在华沙举行的第十届Edoardo Amaldi引力波会议上与参与者讨论了他们的最新研究结果。

质量较大的恒星可以两种方式终结生命：它们的物质可以吹入太空，也可以在自身引力的作用下坍塌成黑洞。几个月前，吉隆坡大学的诺哈斯里扎·尤索夫（Norhasliza Yusof）博士领导的天体物理学家使用计算机建模论证了一些超大质量恒星可以形成黑洞。这意味着宇宙确实可能成为超质量恒星双星系统的宿主，这些恒星后来演化或转变为两个黑洞，其质量比黑洞通常观察到的质量大得多。

在由中子星或普通黑洞组成的紧密双星系统中运行的物体会随着时间的流逝而失去能量，从而导致轨道越来越近，最终发生碰撞。这种碰撞可能具有强大的伽马射线爆发的天文观测效果，并且爆炸还应伴有引力波的发射。但是，到目前为止，我们还没有观察到这些浪潮。电流检测器只能“看到”本地宇宙中典型黑洞的碰撞。超大质量恒星产生的黑洞的碰撞将完全是另外一回事。然后，引力波应足够强以至于在不久的将来会被检测到。

但是事实证明，这种冲突并不存在。

具有例如50个或什至100个太阳质量的质量的普通大星双星系统的组件彼此之间的距离形成为至少几百甚至几千个太阳半径。这样的物体不能更靠近地诞生，因为所产生的物质密度将崩溃成一颗恒星，并且不会产生双星系统。因此，对于已经形成的二元系统发生碰撞，其组成部分必须以某种方式失去轨道能量。这是由于其中一个对象的快速演化而引起的，该对象在特定点开始迅速扩展。然后，系统的第二个组件在其同伴的气氛中移动，并且由于与之交互，因此很快失去了能量。结果，在通常的包络事件中，轨道变紧了。

Belczyński博士说：“在超大质量双星系统中，情况就不同了。”“我们知道，这样一个系统的组件必须以相对较大的距离形成。我们也知道，超大质量恒星不会膨胀，因此不可能有一个共同的包络相。这意味着没有物理机制可以有效地使轨道收紧！”

在这种情况下，唯一允许双星系统中超大质量恒星的残余能量逐渐损耗的过程就是引力波的发射。但是，由这样一个由广泛分布的恒星或黑洞组成的系统发出的引力波非常微弱，能量损失很慢。

“黑洞碰撞需要数百亿年，也许是数千亿年。这比自“大爆炸”以来经过的时间长很多倍，因此我们几乎没有机会检测到来自天堂这样的碰撞的引力波。除非…，芝加哥大学的丹尼尔·霍尔兹（Daniel Holz）博士在句子中期就落后了。

确实：除非目前的恒星演化模型和尘埃云中双星的形成是错误的。那么，对如此巨大的太空灾难的观察将意味着当代天文学理论的一场巨大灾难。

Belczyński博士的研究小组由波兰科学基金会的MASTER计划资助。

Edoardo Amaldi引力波会议每两年举行一次，由国际引力波委员会主持。今年，第十届会议（Amaldi10）将于7月7日至13日在华沙举行，同时还将举行第20届广义相对论和引力理论国际会议（GR20）。GR20 / Amaldi10联合会议是史无前例的活动，吸引了研究量子引力和引力波理论的最杰出的物理学家和天文学家参加了华沙900。今年的活动是由波兰相对论学会和华沙大学物理系组织的。

图像：NASA，ESA，F.Paresce（INAF-IASF，意大利博洛尼亚），R.O'Connell（弗吉尼亚大学，夏洛茨维尔）和广角相机3科学监督委员会