O型星無法離開出生星云 嬰兒時期很難被發(fā)現(xiàn)

O型星的壽命非常短，一個120倍太陽質量的O型星，壽命僅為300萬年，而質量最小的O型星，壽命也只有1300萬年。這就導致了這些O型星往往終其一生也無法離開它們的出生星云，所以嬰兒時期的主序O型星很難被發(fā)現(xiàn)。

通常，正常的恒星按其光譜特征被分為O、B、A、F、G、K、M型。這個分類序列也代表著一個溫度序列，其中O型星溫度最高，而M型星溫度最低。隨著觀測技術的發(fā)展，最近人們發(fā)現(xiàn)了更冷的L和T型星，甚至還有最冷的Y型星。

大多數(shù)人對恒星的認識，幾乎都來自于常見的F、G、K型星。但作為最早的O型星，其質量一般要超過16倍太陽質量，溫度在3萬攝氏度以上，光度至少是幾萬個太陽光度，與我們常見的F、G、K型星相比，O型星有自己獨特的性質。

嬰兒時期的O型星很難被發(fā)現(xiàn)

O型星光度的劃分標準，與我們常見的F、G、K型星的劃分標準有本質的不同：O型星的光度是根據星風強弱劃分，而常見的F、G、K型星是根據核心區(qū)是否有氫燃燒劃分。當F、G、K型星的能量來自中心的氫燃燒，我們就說它們是矮星，否則就不是矮星。但對于O型星來說，當中心氫仍然在燃燒時，其表面星風有可能已經非常大了，從而被劃為O型超巨星，而從常見的冷星光度劃分標準看，此時它應該是矮星。

雖然O型星的質量一般要超過16倍太陽質量，溫度在3萬攝氏度以上，但它的可見光波段的顏色幾乎和一顆質量為2倍太陽質量、溫度為1萬多攝氏度的A型星相差不大。這是因為O型星的輻射主要是在紫外波段，溫度的增加不會明顯影響其可見光波段的顏色。

O型星的壽命非常短，一個120倍太陽質量的O型星，壽命僅為300萬年，而質量最小的O型星，壽命也只有1300萬年。這就導致了這些O型星往往終其一生也無法離開它們的出生星云，所以嬰兒時期的主序O型星很難被發(fā)現(xiàn)。

由于它們深埋在星云深處，有厚厚的塵埃遮擋，存在很大程度的消光和紅化，從而變得非?；璋登翌伾芗t，看起來與常見的F、G、K型星類似，僅通過測光顏色無法把O型星從眾多的銀盤場星中分辨出來。

O型星光譜即使是在矮星階段短時間內常常也會發(fā)生變化。這種變化多數(shù)是由于雙星或多星引起的。因為大質量恒星往往處在雙星系統(tǒng)甚至是多星系統(tǒng)中，超過70%的大質量恒星處于密近雙星系統(tǒng)，隨著演化都會與其伴星產生物質交流。而這種密近雙星很難在測光上分開。因此我們看到的O型星光譜其實是兩顆或多顆星的混合光譜。

我們很難從其光譜類型中直接推導出O型星的質量。對于常見的F、G、K型星來說，如果知道其光譜類型，其質量和演化狀態(tài)基本上就能定下來。但對于O型星來說，光譜類型只能對應著一個很大的質量范圍。

LAMOST新發(fā)現(xiàn)135顆O型星

O型星在主序階段(指恒星內部發(fā)生熱核反應燃燒氫元素并保持穩(wěn)定的階段)光度能變化約0.2—0.4dex，但過了主序之后，其光度變化幅度非常小。也就是說，一顆處于演化晚期的O型星，其光度與主序光度相差不大。因此一個O型星的光度幾乎主要由其初始質量決定，而與其所處的演化階段關系不大。

一顆小于25倍太陽質量的O型星，可以演化到紅超巨星(RSG)。但是由于金屬豐度越大星風越強，就越容易把外包層吹掉，所以金屬豐度越低，外包層越容易保留，進而越容易演化到紅超巨星階段。

當然，自轉也會影響O型星演化。自轉對大質量恒星演化很重要。因為高速自轉會導致大質量恒星內部的物質混合，進而把外面新鮮的氫帶入核心區(qū)域，從而改變恒星的演化軌跡，同時也延長了恒星的壽命。

O型星死亡時會成為核塌縮超新星。我們可以通過確定這些超新星爆炸的前身，來了解和約束大質量恒星的演化模型和超新星爆炸機制。

O型星非常稀少，據估計，銀河系內只有幾萬顆O型星。當今最大的O型星星表庫也只包含了590顆O型星，這是人類積攢了上百年的觀測成果。而郭守敬望遠鏡(LAMOST)一次性就發(fā)現(xiàn)135顆新的O型星，極大地豐富了當前的星表庫?；贚AMOST的O型星表，科學家找到了目前銀河系自轉速度最快的恒星，自轉速度最快的O型氮超豐矮星，也第一次給出了氮超豐O型星的起源解釋。

O型星的一些性質和我們常見的F、G、K型星有很大的不同。LAMOST等望遠鏡獲得的巡天光譜數(shù)據和將來中國空間站望遠鏡低色散光譜將會幫助我們更加深入地了解O型星及其演化。

(作者系中國科學院國家天文臺副研究員 李廣偉)

關鍵詞： O型星 最熱恒星 嬰兒時期 壽命短