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香港大学太空研究实验室成员捕捉到有史以来第一张恒星风清晰影像

香港大学太空研究实验室成员捕捉到有史以来第一张恒星风清晰影像

香港大学太空研究实验室成员捕捉到有史以来第一张恒星风清晰影像

(神秘的地球uux.cn报道)据香港大学:来自比利时鲁汶大学的天文学家,包括香港大学太空研究实验室(LSR)的成员Albert Zijlstra,捕捉到有史以来第一张的恒星风清晰影像(图一)。当恒星在即将消失殆尽时,恒星风便会在濒死的恒星周围出现。这一批图片展示了星风的形状,并解开了长达一个世纪之久、关于太阳类恒星的死亡之谜。与普遍的科学共识相反,研究小组发现星风并不呈球形,而是类似行星状星云。就这发现,研究小组得出结论,与伴星或系外行星的相互作用会同时形成星风和行星状星云。研究结果已于国际权威学术期刊《科学》上发表。

当太阳的生命终结时,会将其大部分质量喷射到太空之中,并形成灾难性的星风,这些风会形成行星状星云。行星状星云显示出千奇百怪的幻彩形状,科学家已对其研究了超过一个世纪,但对于星风形状的构成仍然不解。

根据今次的新发现,星云似乎都具有一定的对称性,但几乎从来都不会呈圆形。这些图像(图一)是从曼彻斯特大学的阿塔卡玛(ALMA)研究中心获取的,共有五名曼彻斯特大学的天文学家参与该项目。

港大太空研究实验室成员兼该论文的资深作者Albert Zijlstra教授说:「这些最新的照片显示的是即将灭亡的类太阳恒星,十分之九的恒星会形成一个行星状星云。行星状星云形状的构成之谜从未解开。我们未有发现正在经历星风的恒星有明显的不对称性,它们的形状看起来像是在星风停止后才形成的。我们的新发现终于解开了这个谜。受伴星或附近的行星相互作用的影响,星风因而变成了非球面型。我们现在看到的形状与随后的行星状星云具有惊人的相似性。现在,我们甚至可以预测未来太阳的行星状星云的形状。」

濒死的恒星膨胀,变冷,最终成为红巨星。它们产生的星风,也就是恒星喷出的物质流,从而导致其质量流失。从现在起的50亿年里,太阳将会流失差不多一半的质量。由于缺乏详细的观察资料,天文学家一直以为这些风是球形的,就像它们环绕恒星时一样。但随着恒星进一步进化,它再次升温,恒星辐射导致恒星物质的膨胀喷射层发光,从而形成行星状星云。

「太阳最终会进入红巨星的阶段,跟桌球一样圆,所以我们就在想:这样的恒星是如何形成这些不同形状的星风? 」该论文的作者,比利时鲁汶大学的Leen Decin说道。

该团队在位于智利的阿塔卡玛(ALMA)天文台观测到冷红巨星周围的星风。该天文台拥有世界上最大的电波望远镜,团队运用这台望远镜收集了有史以来最大量而详尽的观测资料,每次观测都使用完全相同的方法,这对于直接比较数据并排除偏差至关重要。

天文学家甚至可以识别不同类别的形状。某些星风是盘状的,有些则是螺旋形的,在第三组观察中,我们发现了锥形。这清楚地表明这些形状并非偶然。

研究小组意识到,垂死恒星附近的其他低质量恒星,甚至重行星,正是形成这些不同形状的原因。 Decin解释道:「就像在咖啡中加牛奶时搅拌调羹会产生螺旋状一样,伴星围绕恒星转并吸取其物质,就形成了星风。」然而,这些伴星太小且昏暗,以至于无法直接检测得到。

该团队将这一理论应用于模型中,事实确实如此:星风的形状可以由围绕它们的伴星来解释,恒星因星风引起的质量流失速率是一个重要参数。所有新的观测结果都可以用恒星有伴星这一事实来解释。

到目前为止,有关恒星演化的计算,是基于假设像太阳一样的老化恒星拥有球形恒星风这因素。由于过去没有考虑过星风的复杂性,因此对恒星的质量流失率错估高达10倍。该团队现正在进一步研究此发现会如何影响对星风的特性以及银河系演化的估算。

该研究还有助于设想太阳在70亿年后的「死状」。木星乃至土星,因为它们的质量非常大,其将影响太阳在最后的一千年里是会形成何种行星状星云,包括螺旋状、蝴蝶状,或其他扣人心弦的形状。该小组现在计算出,彼时衰老殆尽的太阳将形成一个弱螺旋状的星风。

港大太空研究实验室(LSR)总监Quentin Parker教授说:「Albert Zijsltra教授是香港大学孔庆荧杰出访问教授,同时也是LSR的重要成员和长期合作的定期访问学者。他是渐近巨星(AGB star)方面的紧密合作者及世界权威专家。我们对他在此次论文中的贡献感到非常骄傲。」




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