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图片说明：美国宇航局（National Aeronautics and Space Administration，NASA）的哈勃望远镜拍摄的可见光图像，图中显示了银河系里一颗特别亮的恒星，周围环绕着扁平的圆形气体盘。气体盘在氮离子光中闪闪发亮。中间的恒星绰号“小淘气1号”（Nasty 1），取自它的类别名称（NaSt1）。科学家认为小淘气1号是沃尔夫—拉叶星，也就是大质量、快速发展的恒星，它的重量是太阳的10倍以上。这颗恒星正在迅速流失外围的氢，随之裸露出内部燃烧着的氦核，它的温度和亮度都超高。科学家还认为小淘气1号有颗伴星，它们之间的相互引力作用可能产生了气体盘。两颗星星都被气体盘中的气体和灰尘层层覆盖。哈博望远镜的观测结果显示小淘气1号正在减重，它把部分质量分给了伴星，部分流向太空，形成了气体盘。整个结构范围辽阔，大约有2万亿英里宽。气体盘遍布着团状结构，因此天文学家认为气体会零星断续地爆发。中间左侧的结点是团异常明亮的气体。图像被改成蓝色，以便突出气体盘中的细节。结果让天文学家大吃一惊，他们发现了扁平的盘形结构，而这个结构从未出现在银河系的沃尔夫—拉叶星周围。这颗恒星可能代表了大质量恒星演化过程中的短暂过渡。小淘气1号系统距地仅有3000光年。以上是3号宽视场相机在2013年4月取得的观测数据。图片来源：NASA, ESA, and J. Mauerhan (University of California, Berkeley) 天文学家通过哈勃望远镜获得了新发现，他们找到的线索指向一颗大质量并迅速衰老的恒星，它的特征在银河系中是独一无二的。这颗恒星太过奇特，天文学家都叫它“小淘气1号”，这个绰号取自它的类别名称NaSt1。这颗恒星可能代表了大质量恒星演化过程中的短暂过渡。 小淘气1号发现于几十年前，是一颗沃尔夫—拉叶星，它发展迅速，质量远远大于太阳。这颗恒星正在迅速流失外围的氢，随之裸露出内部燃烧着的氦核，其温度和亮度都超高。 但小淘气1号并不像典型的沃尔夫—拉叶星。天文学家以为会观测到从恒星两侧流出的两团气体，也许类似于大质量恒星船底座伊塔星（Eta Carinae）的气体，船底座伊塔星可能是沃尔夫—拉叶星。然而，观测结果是环绕着恒星的扁平状气体盘。气体盘的范围很大，约为2万亿英里宽，可能由恒星外围的不可见伴星产生。根据目前的推测，恒星周围的星云仅有几千岁，距地也仅有3000光年。 加州大学伯克利分校（University of California，Berkeley）的Jon Mauerhan领导本研究，他说：“盘状结构令人激动，因为它可能证明了双星互动产生沃尔夫—拉叶星。星系中正在发生这种过程的很少，因为它很短，也许只能持续几十万年，而它产生的盘状物只在几万年或更短的时间内可见。” 按照团队的理论，大质量恒星发展地很快，当氢流失殆尽以后，它会膨胀起来。它与外围氢壳的结合会变得更加松动，很容易被引力剥离，或被附近的伴星吞噬。这个过程中，密度更高的恒星会增加质量，而大质量恒星则会失去氢壳，破露出氦核并成为沃尔夫—拉叶星。 沃尔夫—拉叶星的另一种形成方式是大质量恒星用带电粒子的强恒星风吹走自己的氢壳。带有伴星的双星反应模型会获得牵引，因为天文学家发现至少70%的大质量恒星都在双星系统中。直接的质量损失也不能完全解释星系中沃尔夫—拉叶星的数量与其他进化较少的大质量恒星有关。 本研究论文的另一位作者亚利桑那大学（University of Arizona）的Nathan Smith说道：“我们发现传统的恒星风理论也很难解释所有的沃尔夫—拉叶星，因为质量损失并没有我们想象的那么严重。双星系统中的质量交换似乎对沃尔夫—拉叶星和它产生的超新星非常重要，捕捉这个短暂时期中的质量交换能帮助我们理解整个过程。” 然而质量交换在庞大的双星系统中并不总是有效。部分剥离的物质会在动力和引力的斗争中散落在两颗恒星的中间，这就在双星周围产生了一个盘状物。 Mauerhan说：“我们认为小淘气1号就符合这个情况，且认为星云中埋藏着一颗沃尔夫—拉叶星，而且星云是在质量交换过程中产生的。所以这种草率的恒星相噬其实让小淘气名副其实。” Jason Nassau和Charles Stephenson在1963年首次发现了这个类别，这个类别的名称NaSt1就取自这两位发现者姓氏的头两个字母。 观测到小淘气1号非常困难。整个系统被气体和灰尘层层包裹，哈勃望远镜都观测不到内部的恒星。因此团队无法测量每个恒星的质量、它们之间的距离或分到伴星的物质总量。 以前对小淘气1号的观测提供了一些关于盘状物中气体的信息。比如说，这些物质在外围星云中的移动速度约为每小时22,000英里，比类似的恒星更慢。相对较慢的速度说明恒星排出物质的方式比较温和，不是像船底座伊塔星那样的爆炸，那种情况下气体的移动速度是每小时几十万英里。 小淘气1号还可能在零星断续地排出物质。过去的红外线研究证明，非常靠近中心恒星的位置有团小型高温灰尘。Mauerhan和他的同事在最近的观测中使用了智利拉斯坎帕纳斯天文台（Las Campanas Observatory）的麦哲伦望远镜（Magellan telescope），他们发现了更大团的低温灰尘，可能间接散射中心恒星的光。低温灰尘证明它的形成很晚，两个恒星风在不同位置相撞时可能喷出丰富的化学物质，这些物质随之混合、流走并冷却。风力强度或伴星剥离主星氢壳速度的零星变化也可能是团状结构和盘状物远端间隙的形成原因。 为了测量每个恒星的超音速风，天文学家又转向钱德拉X射线天文台（Chandra X-ray Observatory）。观测发现了灼热的等离子，这说明两颗恒星的风确实相互碰撞，并且产生了在X光下发亮的高能量冲击。这些结果符合天文学家从其它沃尔夫—拉叶星观测到的结果。 混乱的质量交换会在沃尔夫—拉叶星耗尽物质后结束。盘状物中的气体会最终消散，然后我们就能清楚地看到双星系统。 Mauerhan说道：“虽然恒星采取哪种进化方式还不一定，但一定非常有趣。小淘气1号可演化为另一个船底座伊塔星系统。为了实现这个结果，增加质量的伴星可能会经历一场大爆发，这是因为从刚形成的沃尔夫—拉叶星获得的物质有不稳定性。或者，沃尔夫—拉叶星会爆炸变成超新星。恒星合并是另一个可能的结果，这取决于系统的轨道演化。未来可能充满各种可能，决定因素是恒星是否爆炸或质量交换持续多久，以及交换结束后恒星的寿命。”（科学之家，译审：HH Lang） 关注科学之家微信公众号：kexuehome (长按复制) 收取新鲜科学资讯。 |
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