船底座η（海山二）：双星最近时爆发强X射线耀斑

船底座η在1840年代的一次大规模爆发产生了这个形状，被称作侏儒星云(Homunculus Nebula)，其直径目前约为1光年，还在不断向外扩张过程中，其中所含有的物质至少相当于太阳的10倍。天文学家们目前还无法解释为何会发生那次爆发。这张图像是由哈勃空间望远镜拍摄的。

这是超级计算机模拟得到的结果，展示的是构成船底座η的双星系统以及其周围强烈的星风。可以看到随着两颗成员恒星绕转运行，较小的伴星会在主星的星风中清出一个空穴。

这是铁离子辐射波段(4659埃)波长上进行的观测结果，使用哈勃空间望远镜上安装的“空间望远镜成像光谱仪”(STIS)获取，时间是在2010年至2014年之间。2003年过近星点时释放出的气体层正在以每小时超过160万公里的速度向外扩张。

（神秘的地球报道）据新浪科技（晨风）：物理学家组织网站报道，船底座η(中文名：海山二)是过去1万年内从地球上观察到的最明亮，也是质量最大的恒星系统。这颗巨型恒星拥有很多怪异的行为，它曾经在19世纪突然发生爆发，而爆发的具体原因科学家们至今都没有完全弄明白。一个由美国宇航局戈达德空间飞行中心的天文学家们领衔的研究组对这颗恒星进行着长期的观察，他们运用美国宇航局在轨道上的卫星，地面上的望远镜以及计算机模型得到的数据，获得了人们对于这一天体迄今最精细的图景。期间取得的新发现包括使用哈勃空间望远镜观测到正从这颗恒星向外，以每小时数百万公里的速度扩张，但年龄仅有数十年，非常年轻的等离子体物质外层，另外他们还构建了一个全新的3D立体模型，揭示出这一天体一些此前并不为人知的深层结构。

戈达德空间飞行中心的天体物理学家特德·伽尔(Ted Gull)领衔的一个研究组已经对这个天体连续开展了超过10年的跟踪观测。他指出：“我们正在逐渐理解这个不可思议天体当前的状态以及它复杂的环境结构，但我们距离能够解释船底座η最近的一次爆发事件并预言下一次类似事件的出现还有很长的路要走。”

巨型恒星系统

顾名思义，船底座η位于南天的船底座，距离地球约7500光年。它实际上是由两颗大质量恒星组成的双星系统，这两颗成员恒星以5.5年的周期围绕共同质心运行。由于距离很近，两颗恒星互相都在对方的表面引发强大的气体流，也就是所谓的“恒星风”，这些星风和其他尘埃气体物质遮挡了这对双星，从而让对它们的一些性质进行直接测量变得困难重重。但天文学家们目前已经确认其中那颗更亮，但表面温度也稍低一些的主星，其质量约为太阳的90倍，光度则超出太阳约500万倍。尽管那颗相对较小一些，但表面温度也更高一些的成员恒星的一些性质还稍稍存在争议，但伽尔和他的同事们一般认为这颗成员星的质量约为太阳的30倍，光度则相当于后者的100万倍。

本周三在西雅图举行的美国天文学会会议期间，戈达德研究中心的科学家们汇报了他们有关于船底座η的最新观测成果。

这一双星系统的两颗成员恒星在最接近时(近星点)相互之间距离约为2.25亿公里，或者相当于火星与太阳之间的距离。在它们抵达最接近位置之前和之后的一段时间内，天文学家们能够观测到这一系统内发生的巨大变化，其中就包括强烈的X射线耀斑，随后X射线辐射强度突然迅速跌落，最后重新慢慢恢复；另外还有在可见光的某些特定波段上可以观测到在恒星附近某些结构的突然消失和重新出现；甚至还有当较小的成员恒星通过较大的成员恒星前方时上演的“光影秀”。

在过去的11年间，天文学家们一共经历了3次这样的最近距离事件(3次过近星点)，在对这些事件进行观测的基础上，戈达德的科学家们利用美国宇航局的卫星和地面望远镜长期观测获得的数据发展出一种模型。托马斯·马杜拉(Thomas Madura)是美国宇航局戈达德空间飞行中心的一名博士后研究人员，他同时也是船底座η理论项目组的成员。他指出：“我们运用过去的观测结果来构建一个计算机模型，它能帮助我们预言在下一个周期将会看到什么，随后在新的周期内，我们将最新观察到的情况反馈到模型中去，并据此进行不断的改进。”

根据这一模型，这两颗成员恒星之间的相互作用可以解释实际观测中发现的一系列周期性变化。来自两颗成员恒星的星风具有不同的性质：较大主星的星风更粘稠，速度也更慢；而来自较小伴星的星风更稀薄，速度更快。主星发出的星风速度几乎达到每小时160万公里，并且粘度特别大，大约每1000年就会从主星身上带走约等于一个太阳质量的物质。相比之下，较小的伴星产生的星风携带的物质要比主星的星风少大约100倍，但其向外扩散的速度则要比前者快至少6倍以上。

星风空穴

马杜拉所开展的模拟工作是在美国宇航局埃姆斯研究中心的“昴星团”超级计算机上进行的，其模拟结果揭示出这种星风相互作用的复杂程度。随着较小的伴星围绕较大的主星快速转动，它发出的高速星风在主星较慢，较粘稠的星风中雕刻出一道漩涡般的空穴区。为了更好地将这一相互作用过程可视化，马杜拉将这一计算机模拟过程制作成了3D模型并使用商业型3D打印机将其打印成了固体模型。从模型中可以清楚看到沿着这种空穴的边缘分布有呈针刺状突起的气流，这是此前从未被注意到过的。

马杜拉表示：“我们认为这些结构应该是真实存在的，并且它们是在伴星最接近主星的那几个月时间里由于星风气流的失稳而形成的。”他说：“我想要利用3D打印技术让这种模拟结果变得更加可视化，这样做得到的结果超过了我最初的预期。”有关这项研究工作的论文已经提交给英国《皇家天文学会月报》。

戈达德研究组还阐述了他们的部分关键性观测结果，可以解释这一恒星系统的某些内部运作机制。在过去3次过近星点期间，地面上设在巴西，智利，澳大利亚以及新西兰的望远镜对一种特定波段的蓝光进行了监测，那是氦原子失去一个电子之后会呈现的特征光谱线。根据这一模型，这种氦离子辐射应当可以用于追踪主星星风的情况。安装在哈勃空间望远镜上的“空间望远镜成像光谱仪”(STIS)还捕捉到一个不同的蓝光波段光谱信号，这是铁原子失去两个电子之后产生的辐射特征，这是一项证据，证明主星向外的气体流在伴星强烈的紫外波段辐射照射下发光。最后，这一双星系统对外发出的X射线辐射携带着直接来自两颗恒星星风碰撞区域的信息，在这一区域两股星风迎面碰撞，产生激波区域，并将周遭气体加热到数亿摄氏度。

X射线耀斑

麦克·考可兰(Michael Corcoran)是总部设在马里兰州的“大学空间研究联合会”的一名天体物理学家，他表示：“X波段辐射的变化是对于碰撞区域的直接探查，其可以反映这些恒星是如何丧失质量的。”考可兰和他的同事们利用美国宇航局的Rossi X射线时变探测器(RXE，已经于2012年停止工作)以及安装在美国宇航局雨燕探测卫星上的X射线望远镜获取的过去20年间这两颗恒星在近星点时刻的观测数据进行了对比。在2014年7月，这两颗成员恒星正在相互接近，在此期间雨燕探测器检测到多次耀斑爆发，其中甚至还包括一次迄今在船底座η系统观测到的最明亮的X射线爆发。这一情况暗示其中的一颗成员恒星的质量损失情况可能发生了变化，然而仅仅凭借X射线波段的数据我们还无法判断究竟是哪一颗的情况发生了变化。

同样来自戈达德空间飞行中心的麦兰·蒂奥多罗(Mairan Teodoro)领导着另外一个小组，专门对氦原子辐射开展追踪。他表示：“2014年监测到的辐射状况几乎与此前2009年抵达近星点时期的情况一模一样，这表明主星的星风应当是稳定的，因而引发X射线耀斑的应该是来自伴星的星风。”

随着2009年美国宇航局派出宇航员修复了哈勃空间望远镜上的STIS设备之后，伽尔和他的同事们申请使用这台强大的空间设备对船底座η进行观测。通过将接收到的光线分解为彩虹一般的光谱，STIS设备可以分析出所观测天体的化学组成情况。但在得到的光谱结果中还可以观察到一些非常细微的信号，代表的是恒星周围环境中的一些结构，这表明STIS设备也可以被用于对这一双星系统周边区域进行前所未有的高精度观测。

消失又重现的蟹状结构

STIS通过一道细缝进行光谱观测，以便最大限度减少外界污染。自从2010年12月份以来，伽尔的团队已经有规律地对这一双星系统及其周边区域进行了超过41次观测，这就有点像是通过拍摄一系列的照片用于合成全景图像一样。拼接后的视野宽度跨越大约6700亿公里，或者相当于日地距离的4600倍。

最终得到的图像于本周三首次对外界发布，他们的观测结果显示光谱中出现的铁离子信号来自一个直径不到0.1光年的复杂气体结构，伽尔将它比喻成马里兰州的“蓝蟹”。通过STIS拍摄的图像可以清楚的看到从这一双星系统向外伸展开的气体流结构，也就是伽尔口中“蓝蟹”的蟹脚，这些气体流的运动速度高达每小时160万公里。随着每一次近星点事件的发生，来自主星的星风就会被雕刻出一个空穴，形成观测到的气体层结构。

伽尔对此解释称：“这些气体层结构宽度可达日地距离的数千倍。而向前追溯，我们发现这些气体是在大约11年前从恒星发出来的，这样就让我们可以一窥在最近这段时间内这里所发生的事。”

当两颗成员恒星相互接近，伴星便会一头冲入主星浓密的星风之中，星风大量吸收紫外线辐射并阻挡其热辐射抵达外侧的气体层。由于没有能量去激发它，于是先前失去两个电子的铁离子也便停止发光，此时那个蟹状的结构也便在这一波段上消失了。而一旦伴星通过近星点并清空其周遭的部分星风物质，其紫外辐射便能再次发出，造成外侧气体层物质电离，于是蟹状结构再次出现了。

在当前阶段，研究组表示还尚未有任何证据显示这一恒星系统会立即毁灭。研究组的科学家们目前正在对2014年伴星过近星点的事件观测数据进行分析并尝试做出新的预测，这一次做出的预测将在2020年2月份有机会接受实际情况的检验。