三体星系孕育出宇宙“魔胎”，科学家：还是第一次看到这种东西

而它终将以最惨烈的方式终结一生。

韦布望远镜中红外影像展现了“阿佩普”三体星系的独特形态。该天体系统中包含了两颗 “沃尔夫-拉叶星”和一颗超巨星。

NASA / ESA / CSA / STScI

詹姆斯·韦伯太空望远镜又拍到了一张令人震惊的照片，展现了距离地球8000光年远的宇宙中，一个包含两种恒星的神秘三体星系，及其创造的一个形态酷似胚胎的星云结构。

这个三体星系被称为“阿佩普（Apep）”，其名源自古埃及主宰宇宙混沌的神祇（qí）。 “阿佩普”由三颗恒星组成。其中两颗是一种特殊的恒星，亦即所谓的“沃尔夫-拉叶星（Wolf-Rayet stars）”。

“沃尔夫-拉叶星”质量巨大，温度极高，整日都在不稳定的边缘徘徊。它们会产生强烈的“星风（stellar winds）”。这些本质上是带电粒子流的“星风”会将原本属于恒星的大量物质团块抛入宇宙空间，并将富含氦、氮和碳的恒星内核暴露出来。 “沃尔夫-拉叶星”数量不多。在我们银河系的千亿颗恒星中，已知的 “沃尔夫-拉叶星”只有大约1000颗。

被“星风”带走的物质最终会在恒星周围形成一种特殊的星云。而当 “沃尔夫-拉叶星”并非孤立存在时，它和伴星的相互作用，可以使星云呈现出各种独特的外形。

“阿佩普”更是独一无二，因为它包含两颗“沃尔夫-拉叶星”。这两颗 “沃尔夫-拉叶星”以190年为周期相互环绕对方运行。当它们运行到距离对方非常近的时候，彼此产生的“星风”会发生对冲，产生高密度的旋涡状富碳尘埃壳。这样的对冲每25年就会发生一次。而这些尘埃壳一旦成形，便会向外扩展。

研究人员称，“阿佩普”中这两颗“沃尔夫-拉叶星”的轨道周期之长极为罕见。已知其他同类天体系统的轨道周期大多只有2至10年，此前最长的也只有大约30年。

“阿佩普”最初是由欧洲南方天文台（ESO）设在智利的甚大望远镜（VLT）在可见光波段上发现的。当时人们只看到了它最明亮的内层尘埃壳。现在韦布望远镜作用中红外探测仪（MIRI），成功地捕捉到了一个由四层尘埃壳相互嵌套的复合结构。这一结构的形态表明在过去约700年间，两颗 “沃尔夫-拉叶星”至少相互靠近了4次。

VLT拍摄的“阿佩普”。

ESO

韦布还揭示了这个天体系统中存在第三颗恒星。这颗恒星的质量要比两颗 “沃尔夫-拉叶星”大。但由于距离过于遥远，研究人员无法将这三颗恒星区分开来。无论是在此前由甚大望远镜拍摄的照片，还是韦布的照片中，它们看起来都只像是一颗单独的恒星。研究人员至今还对这颗恒星和地球的确切距离心存疑虑。

这个奇特的三体星系中，两颗 “沃尔夫-拉叶星”的质量大约是太阳的10至20倍；另一颗伴星的质量是太阳的40至50倍，是一颗超巨星。

研究人员之所以认为那里存在第三颗恒星，是因为它与两颗 “沃尔夫-拉叶星”产生的星风和尘埃云会发生相互作用，这导致“阿佩普”膨胀的旋涡状星云壳层内出现了一个缺口。这个缺口位于图中旋涡状尘埃壳的上部。在每个星云壳层大致相同的位置上，都有一个缺口。如果把所有缺口连起来看，其形态就像一个漏斗。

“阿佩普”中的三颗恒星都将以超新星爆发的方式终结一生。两颗 “沃尔夫-拉叶星”可能会发生伽马暴，并留下一对恒星级黑洞；而第三颗超巨星爆发后可能会留下一颗中子星，它最终可能会围绕双黑洞运行。

根据韦布中红外数据构建的“阿佩普”科学三维可视化模型，呈现了该天体系统四层尘埃壳中的三层。

NASA / ESA / CSA / STScI

参考

Webb First to Show 4 Dust Shells ‘Spiraling’ Apep, Limits Long Orbit

https://science.nasa.gov/missions/webb/webb-first-to-show-4-dust-shells-spiraling-apep-limits-long-orbit/

The Formation and Evolution of Dust in the Colliding-wind Binary Apep Revealed by JWST

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ae12e5

The Serpent Eating Its Own Tail: Dust Destruction in the Apep Colliding Wind Nebula

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/adfbe1