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热恋双星最终结局大揭晓

6月18日 倾城傷投稿
  周一知古通今周二牧夫专栏
  周三风月同天周四观测指南
  周五深空探测周六茶余星话周日太空探索
  翻译:孙宇峰
  校译:李想
  审阅:牧夫天文校对组林钰然
  美编:余家劲
  后台:李子琦胡永葳
  原文链接:
  https:almatelescope。jpnewswaterfountain202201
  由瑞典查尔摩斯理工大学的特奥科里(TheoKhouri)与鹿儿岛大学的今井裕准教授等人率领的国际研究团队,通过ALMA望远镜(阿塔卡马大型毫米波亚毫米波阵列)的观测,调查出了造成银河中物质轮回的恒星们的真面目。
  双星(包裹在共有的外层大气中)猛烈喷发而出的气流效果图Credit:DanielleFutselaar,artsource。nl
  和我们的太阳不同,不少恒星以双星甚至三星的形式围绕彼此运行。这些系统中,恒星会出现随着时间流逝而相互靠近的情况。因此,天文学家们推测,其中一颗恒星会逐渐巨大化,最终同另一颗融为一体。那时在由尘埃和气体组成的共有外层之下究竟会发生什么,科学家曾做出过不同假设。
  由瑞典、荷兰、西班牙、日本和美国的科学家组成的团队通过ALMA望远镜对处于这一阶段的宇宙喷泉天体进行了观测。所谓宇宙喷泉,是指伴随有双极高速气流,又能观测到其中的水蒸气分子发射出强烈激微波的天体。在拥有1000亿颗恒星的银河系中,这样的天体仅仅发现了15个。结合高速气流穿透恒星厚实的大气层所需的时间计算,科学家认为这种天体在恒星数亿乃至数十亿年的寿命中,仅存在于最后不到100年的时间里。
  研究团队本次所观测的几乎所有的宇宙喷泉,会在一瞬间将相当于恒星质量一半的物质向外喷射出去。为了估算喷射物质量,研究团队对穿透了共有外层、含有碳、氢原子微量同位素的一氧化碳分子所发出的谱线进行了观测。得益于ALMA望远镜的高灵敏度,这些谱线首次从宇宙喷泉中得以观测。通过谱线的强度科学家得知,形成宇宙喷泉的恒星原本只有太阳大小,至多2到3倍的质量。
  这样大小的恒星在单独存在的情况下,演化到最终阶段抛出大量物质,需要数十万年。研究团队以此推论,进一步掌握了形成‘宇宙喷泉’的天体是由两颗以上的恒星(双星)构成的切实证据。此前也有人提出过双星的假设,但由于一直无法将其一颗颗地区别开来观测以证明此假设,此次取得的证据就显得尤为重要。
  ALMA望远镜的观测结果之一:W43A中测出的一氧化碳同位素分子发射的谱线。
  Credit:Khourietal。2021
  密度通量
  視線速度视向速度
  基于宇宙喷泉在银河中那些处于演化末期恒星中所占的比例,研究团队进一步得出结论:太阳大小的恒星组成双星的话,其演化的最终阶段必定会变成宇宙喷泉。由此可进一步推测,此类双星系统将引发某种特殊的超新星爆发,并形成多姿多彩的行星状星云。
  通过本次研究成果,可以明确宇宙喷泉在研究双星的最终演化上的重要意义。在人类文明存续期间,今后此类天体是否会如前文所述般演化,值得我们花精力去见证。
  责任编辑:王雨阳
  牧夫新媒体编辑部
  天文湿刻牧夫出品
  哈勃拍摄的气泡星云
  ImageCredit:NASA,ESA,Hubble
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