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科学家首次捕获独特螺旋结构,揭开濒死恒星之谜

时间:2019-03-22|栏目: 天文 • 物理 |点击:10

    科学家首次捕获独特螺旋结构,揭开濒死恒星之谜

    利用ALMA观测,天文学家在年迈恒星R Sculptoris周围的物质中意外发现了一个螺旋结构。这一特征以前从未被观测到,可能是绕该恒星运动的隐藏伴星导致的。本切面图来自新的ALMA观测数据,显示出恒星周围的外层环状气壳,以及内层物质中清晰的螺旋结构。图片来源:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

    阿塔卡玛大型毫米与亚毫米望远镜阵列(ALMA)是世界上最强大的毫米与亚毫米望远镜,利用ALMA,一个科学家团队在红巨星R Sculptoris周围的气体中发现了一个令人惊讶的螺旋结构。这意味着,这颗恒星周围可能存在一颗以前不曾发现的伴星环绕它运动。天文学家还惊奇地发现,该红巨星喷射出的物质大大超过预期。

    “此前,我们曾在类似恒星周围发现过气壳,但这是我们第一次观察到恒星喷射出的螺旋状物质伴随着周围的气壳。”该研究论文的第一作者马蒂亚斯•马尔克(Matthias Maercker,欧洲南方天文台、德国波恩大学阿格兰德天文研究所天文学家)称。

    如R Sculptoris这样的红巨星能喷射出大量物质,是尘埃和气体的主要贡献者,为下一代恒星、行星系统、甚至随后生命的形成提供了大部分原材料。

    即使是在早期科学阶段进行新的观测时,ALMA也大大优于其它亚毫米波天文台。先前的观测清楚地显示出了R Sculptoris周围存在一个球壳,但没有发现任何螺旋结构或伴星。

    “当我们用ALMA观察这颗恒星时,甚至一半的天线都还没配置到位。想想看,当2013年ALMA建成完工时,利用完整的望远镜阵列能观察到怎样的图景,这实在令人兴奋。”瑞典查尔姆斯理工大学(Chalmers University of Technology)科学家、该研究的合作者沃特•威莱明斯(Wouter Vlemmings)补充道。

    质量约为太阳8倍的恒星在其生命的后期将变成红巨星,在密集的恒星风中失去大量质量。在红巨星阶段,恒星也经历周期性的热脉冲,即恒星核心周围的外壳中发生爆炸性氦燃烧的短暂阶段。热脉冲会导致恒星表面物质被吹走的速率大大提高,结果这些尘埃和气体在恒星周围形成一个巨大的气壳。热脉冲过后,恒星质量流失的速率再次下降到正常水平。

    热脉冲大约每10,000至50,000年发生一次,每次只持续几百年。对R Sculptoris的新观测显示,1800年前它经历过一次长达200年左右的的热脉冲。伴星将来自R Sculptoris的恒星风形塑成螺旋结构。

    “利用ALMA的强大威力来观察精致的细节,我们能够研究气壳和螺旋结构是怎样形成的,从而更好地了解恒星在热脉冲发生前后发生了什么。”马尔克(Maercker)说道,“我们总是期望ALMA能向我们提供一个全新的宇宙图景,但现在已经发现了许多意想不到的新事物,本研究是第一批观测结果之一,令人非常兴奋。”

    为了描述R Sculptoris周围观测到的结构,一组天文学家也用计算机模拟了双星系统的后续演化过程。这些结果与新的ALMA观测结果相当吻合。

    “用理论描述来自ALMA的所有观测细节是一个真正的挑战,但我们的计算机模型显示,我们的路径是正确的。ALMA让我们对这些恒星正在经历什么、以及太阳数十亿年后将会发生什么有了新的认识。”该研究的合作者Shazrene Mohamed(德国波恩阿格兰德天文研究所、南非天文台天文学家)称。

    “在不久的将来,利用ALMA对诸如R Sculptoris此类恒星的观测将帮助我们理解,组成我们人类的各种元素是如何到达像地球这样的地方的。它们也能提示我们,我们自己的恒星在遥远的未来会是什么样子。” 马蒂亚斯•马尔克(Matthias Maercker)最后总结道。

    (环球科学 邱晓琰)

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