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196 世 界学 Shi Jie Xue

座大星云（M42）——离地球也有 1500 光年。其次，大质量恒星形成区的环境比
较复杂，其中充满了纷乱的气体流和组成元素复杂的星际尘埃，还有猛烈的恒星风。

尽管猎户座大星云十分优美，但是过于复杂的环境给恒星观测带来了困难。此外，
大质量恒星的寿命很短，基本上小于 1 亿年，这导致了可研究的样本很少。最后，

这种恒星形成速度非常快，从诞生到主序只要几十万年，可谓是昙花一现。
现代天文学家支持坍缩吸积模型。当然也有其他模型，比如并和模型认为，大

质量恒星是小质量恒星合并而来的。但是小于 40 倍太阳质量的大质量恒星，坍缩
吸积模型是符合的。

大质量恒星形成是从红外暗云阶段开始的。红外暗云是温度极低（约 10K）的
分子云，形态上表现为纤维状结构，纤维中包含大质量高密度（每立方厘米约百万
个分子）冷分子核，这是大质量恒星的前身。之后核开始坍缩、加热，密度可以达

到每立方厘米 1000 万个分子。此时核中心已经形成一个中等质量的天体并且开始
热核反应，并进行剧烈的吸积。吸积摩擦产生辐射，加热了周围的气体和尘埃，导

致分子云温度上升（可达到 150K），并且还有隐约的喷流，但是分子云太厚，在
光学波段依旧不能看见它。吸积继续进行，待超致密电离氢阶段开始后，由于核心

温度已经很高，核中的中等质量天体已经大规模燃烧氢，周围的吸积物质还没有完
全被吸完，剧烈的恒星风就迫不及待地将它们打散。恒星的周围还充满了由于温度

太高而被电离了的氢离子，这个区域叫做电离氢区。由于引力作用，电离的氢不能
离恒星太远，吸积作用也还可以进行一段时间。此后恒星体积越来越大，有可能吸
积盘都能被恒星吞噬。恒星风越来越强，吹走了大量的物质，电离氢区的密度也越

来越高（有可能达到每立方厘米 1 万个电子），并且范围增大。但是随着恒星周围
物质被吹走，恒星体积就不再膨胀，电离氢区的密度随着范围扩大而降低，从而形

成了平常的电离氢区。大质量恒星强烈的恒星风和辐射可以改变周围空间的结构，
膨胀引起的激波可以压缩星际介质。这几个因素相互作用最终可以导致星际介质的

再坍缩，触发更多恒星的形成。由于大质量恒星寿命短，在新恒星未成熟时就可能
成为超新星，但是超新星的巨大能量又能导致恒星形成，还能形成重元素。因此，

大质量恒星是宇宙中必不可少的关键天体。

（三）构成星系原生物质的产生

宇宙大爆炸的假说认为构建原始宇宙的原生物质（主要是约 78% 的氢和 22%