天空鉛雲密佈– 罕見恆星，重金屬雲層罩頂
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 牛津大學出版社英國皇家天文學會月刊(RAS)最近刊登的一篇論文指出，一組天文學家團
隊利用位在北愛爾蘭的「阿馬天文台」(Armagh Observatory)，發現了兩個不尋常的恆星
，其大氣層中，鉛濃度極高。論文首席作者為中研院天文所專門研究星際塵埃及化學組成
的博士後研究員，那斯琳(Naslim Neelamkodan)。

恆星HE2359-2844的示意圖，看到的是它被鉛雲覆蓋的表面。高達38,000度的超高溫造成
表面顏色偏藍。如果非常貼近恆星，加上專門的過濾器，觀測者可能看到一個如圖所示的
，由鉛和「鋯」等重金屬形成的雲層。「鋯」(Zr)是一種化學元素。(Images created
using POV-Ray by C. S. Jeffery. Click)

這支研究小組專門研究一些小恆星的表面，特別是指富氦次矮星。已知這是一種極罕見恆
星，因為它們的氫氣和氦氣含量非常少，遠低於正常值。這隻研究團隊三年前發現了一顆
表面富含鋯的恆星，「鋯」這種元素最為大眾所知的用途就是用來製造假鑽石，俗稱蘇聯
鑽。現在，這個團隊將研究指向了另一組特性類似的恆星，已經發現的兩個恆星表面含鉛
量，高達目前太陽表面含鉛量的10,000倍。

新發現的這兩顆恆星HE 2359-2844和HE 1256-2738距離地球分別有800和1000光年遠，方
向是在玉夫座和長蛇座，起初他們從光譜中看到這兩顆恆星都有些特性，和任何已知原子
都不相同，經過一番驗證後得知，原來這些訊號和鉛原子有關。

原子序數為82的鉛，是自然界最重元素之一，若與太陽相比，太陽裡每100億個氫原子裡
只有不到一個鉛原子。在攝氏38,000高溫下，兩顆恆星的表面都已熱到每一個鉛原子裡都
有三個電子被剝離的程度，結果是離子會讓恆星光譜出現非常特別的譜線，從而測量出大
氣中的鉛濃度，此外，研究團隊還發現，這兩顆恆星的釔和鋯竟然達到太陽的一萬倍，它
們的出現也是在鋯恆星LS IV-14 116以外出現一組新形成的「重金屬次矮恆星」族。

那斯琳團隊認為這種「重金屬恆星」在明亮紅巨星、和低亮度的藍次矮星兩者間扮演著關
鍵性角色。前者很大，有太陽的30~40倍，而後者大小只有太陽1/5、溫度高達7倍，亮度
達70倍。一些巨紅星因為失去厚重的氫外殼而成為很熱的次矮星，或近赤裸狀態的氦星。
在這個過程中，條件變得有利於來自於氦星的光壓力作用於各個原子，使元素分為多層，
且重金屬因受壓縮的關係而濃度飆高至一萬倍。

就像地球大氣層中的水氣一樣，不同層有不同密度，呈現像彩虹般多層次的雞尾酒，如果
一層重金屬的高度和濃度條件都是剛剛好，它就會形成一層雲，且從地球也能看得到。該
小組認為他們發現的這重金屬雲層能被觀測到是個罕例，據估計，這些鉛雲層的厚度約
100公里，重達一千億噸。

那斯琳團隊將在這些罕見恆星裡繼續搜索其他由重金屬形成雲層的證據，看是否能找到更
多關於長期時間，光壓力將「富氦次矮星」裡的化學成分分類加以分層的證據。關於這種
罕見恆星的過去如何形成、未來會如何演化，現階段所知仍然有限。(Lauren 譯）

資料來源：
http://www.ras.org.uk/news-and-press/224-news-2013/2322-under-leaden-skies