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十六年的恒星之谜,终被破解

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简介:2004年科学家捕捉到一个暗淡的“蓝色”星云,其中心位置有一颗恒星,16年来它的形成原因一直困惑着科学家们,直到最近研究表明该星云很有可能成因于中心恒星拖拽、吞噬另一颗较小恒星时产生的恒星碎片喷发,喷发轴一端朝向地球,两端的光谱重叠区域被我们探测到,而其余部分因太暗淡而不可见。


  在过去16年,蓝色环星云一直困扰着科学家们。这朵在2004年被发现的彩色星云,一直反抗着科学家们拼凑其起源的尝试。

  但最终,一群科学家破解了这一谜题。在一项新的研究中,他们认为这个巨大的蓝色气体团的中心有一颗恒星,这实际上是几千年前两颗恒星合并后留下的碎片。

  周三发表在《自然》杂志上的一项研究详尽地介绍了他们的发现。


  蓝环星云多年来一直困扰着科学家,但一项新的研究可能破解了这个难题案例.NASA/JPL-加州理工学院/M.Seibert(卡内基科学研究所)/K.Hoadley(加州理工学院)/GALEX团队

  2004年,美国宇航局的太空望远镜“银河系进化探险家”(GALEX)首次发现了蓝环星云。星云并不像科学家们以前看到的那样——看起来像一个中间有一颗恒星的巨大的气体星团。虽然在科学家拍摄的星云图像中它看起来是蓝色的,但实际上它并没有发出能被人眼看到的颜色。相反,它不可见的紫外线光通过望远镜图像被编码成了蓝色。


  (图解:哈勃太空望远镜下,闪烁在的Wolf-Rayet星云中的wr31a恒星。图源:ESA/Hubble & NASA)

  蓝环星云的大小与超新星爆炸后微小的残余物相当,这是一颗大恒星耗尽燃料,爆炸毁灭后的结果。但这个星云的中心有一颗活恒星。于是科学家们开始寻找这个奇怪物体背后的真相。

  暴力的过去——2006年,科学家用两台高效的望远镜观测了星云:加利福尼亚州圣地亚哥县帕洛玛天文台的海尔望远镜和夏威夷的W.M.凯克天文台的望远镜。在他们的观测中,他们发现了星云周围有冲击波的有力证据,表明那里曾发生了某种剧烈的活动,将星云的气体排入太空。


  (图解:爆炸恒星的超音速膨胀产生了一个冲击波向外进入周围的星际气体,另一个反向冲击波又回到膨胀的恒星碎片中。图源:NASA/CXC/SAO)

  卡内基科学研究所天体物理学家、GALEX团队成员马克•塞伯特在一份声明中说:“在相当长的一段时间里,我们认为可能有一颗质量是木星几倍的行星被恒星撕裂,这就把所有的气体都扔出了这个系统。”。

  这个谜一直延续着。2012年,同一组科学家发现了一个围绕恒星运行的尘埃盘。圆盘的大小表明它来自一个比行星大得多的物体——排除了科学家之前的假设。


  (图解:螺旋星系NGC4845,星系的方位清楚地显示了星系惊人的螺旋结构:一个扁平的尘埃斑驳的圆盘围绕着一个明亮的星系凸起。图源:ESA/Hubble & NASA and S. Smartt (Queen's University Belfast))

  证据开始形成起来。小组收集了四台太空望远镜、四台地面望远镜的数据,以及1895年对这颗恒星的历史观测数据。他们掌握了大量的信息,潜心研究,决心彻底地解开这个谜。

  他们辩论的方法似乎取得了成果。在隐藏的数据中,他们发现了表明蓝环星云实际上是两颗恒星合并的结果的证据,一颗大小与我们的太阳差不多,另一颗大约则是这个大小的十分之一。

  这是怎么发生的?——数千年前,接近生命周期的末期,这颗与太阳大小相似的恒星开始膨胀。与此同时,它慢慢靠近一颗较小的、附近的恒星。由于大恒星的引力牵引,较小的恒星朝着较大的伴星掉入一个向下的螺旋。

  随着时间的推移,较大的恒星开始撕裂较小的恒星,并在将较小的恒星完全吞噬之前,把自己包裹在一圈碎片之中。


  (图解:超星爆炸留下一团炽热的膨胀碎片。图源:MPIA/NASA/Calar Alto Observatory)

  他们的合并激起了一团热碎片,发射到太空然后被气体盘从中间切割成两半。结果,形成了两个锥形的碎片云,朝相反的方向移动,一个圆锥体朝着地球移动,另一个则直接远离我们的星球。尽管单个的圆锥体过于微小以至于无法单独被发现,但它们重叠的区域形成了蓝环星云的形状。

  “我们可以预见总有一天,大量双星系统可能会合并,并且我们认为我们已经确定了可能在数百万年前合并的恒星。哥伦比亚大学天文学副教授、这项研究的合著者布莱恩•梅茨格在一份声明中说:“但我们几乎没有关于两者之间发生了什么的数据。”


  (图解:这幅图显示了一个假设的行星,它在开普勒-35A和B双星系周围被水覆盖。图源:NASA/JPL-Caltech)

  “我们认为在我们的银河系中可能有大量恒星合并的年轻的残余物,蓝环星云可能会向我们展示它们的样子,这样我们就可以在他们中识别出更多合并形成的恒星。”

  摘要:恒星合并是双星系统演化过程中一个短暂而常见的阶段。这些事件具有许多天体物理意义;例如,它们可能导致非典型恒星的产生(如磁星3、蓝散乱星4和快速旋转星5),它们在我们对恒星的解释中起着重要作用,它们代表着致密天体合并体7的形成通道。


  尽管已经直接观察到少数恒星合并8,9,但这些事件的中心残余物被一层不透明的尘埃和分子外壳所覆盖,因此无法观察它们的最终形态(例如,作为一颗合并的恒星或一个更紧密的幸存双星)。在这里,我们观察报告了对一个不寻常的环形紫外星云(“蓝色”)及在其中心的恒星tyc2597-735-1的观测。星云有两个相对的锋面,表明物质从tyc2597-735-1的两极流出。


  tyc2597-735-1的光谱和它与银河系平面的接近程度表明它是一颗古老的恒星,然而它的表面重力异常低,并且有可探测的长期光度衰减,这对于它的演化阶段来说是不寻常的。TYC 2597-735-1还显示了Hα发射、径向速度变化、增强的紫外辐射和过量红外发射——尘埃绕星盘12、恒星活动13和吸积的特征。结合恒星演化模型,观测结果表明,tyc2597-735-1在几千年前与一个质量较低的伴星合并。tyc2597-735-1提供了一个在恒星合并从动态开始到理论上的最终平衡状态之间的演化阶段的无障碍观测,使合并过程的直接研究成为可能。

  作者: Yanby-luna

  FY: inverse

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