哈勃太空望遠鏡解決有怪物之星的特超大紅巨星變暗奧秘


去年,當獵戶座座中的亮紅色超級巨星參宿四急劇變暗,但隨後又恢復正常光度,天文學家對此感到困惑。雖然減光持續了數週。現在,天文學家把目光投向了毗鄰的大犬座中的一顆特大超巨星。

紅色特大超巨星大犬座VY星(VY Canis Majoris),它比參宿四更大(太陽質量的三十至四十倍)、更光、更猛烈,經歷更長的暗淡時間,持續數年。美國太空總署哈勃太空望遠鏡的新發現顯示,在這種超紅巨星,出現與參宿四相同的過程,但是規模更大。

美國明尼蘇達大學女天體物理學家羅伯塔·堪富利士(Roberta Humphreys)教授解釋:大犬座VY星的表現類似參宿四。與參宿四一樣,哈勃太空望遠鏡數據也為這顆更大的恆星為什麼變暗提供答案。對於參宿四而言,減光可能是已形成粉塵的氣體流出,從我們的角度來看,短暫地阻礙參宿四某些光線,從而產生減光效果。

堪富利士說:「在大犬座VY星中,我們看到了類似的東西,但規模更大。與它變得非常暗,有相對應大量物質噴出,可能是由於塵埃暫時阻擋了這顆恆星的光。」

大犬座VY星這顆紅色特大超巨星比我們的太陽亮三十萬倍。如果它取代太陽系中的太陽位置,它的體積可以將木星和土星的軌道都吞進肚內。

堪富利士解釋說:「這顆恆星絕對令人稱奇。它是我們所知道的最大的恆星之一,它是一個非常進化的紅色超巨星。它已經出現多個巨大的噴發。」

巨大的等離子弧(giant arcs of plasma)圍繞著恆星,它距離恆星比地球離太陽的距離要遠數千倍。這些弧看起來像是我們自己太陽發出的太陽輻射,但規模更大。同樣,它們與大太座VY星沒有物理聯繫,而是看上去已經拋棄並且正在逐漸消失。靠近恆星的其它一些結構仍然相對緊湊,看起來像小結和星雲狀特徵。

從之前哈勃太空望遠鏡拍攝的照片對比,堪富利士和她的團隊能夠確定這些大型結構何時從恆星中彈出。她們發現過去幾百年間的日期,有些則是最近一百到二百年間的事。

現在,用哈勃太空望遠鏡進行的新研究,研究人員解決等離子弧距恆星更近的特徵,而它的出現可能還不到一個世紀。通過使用哈勃太空望遠鏡確定熱氣和黑子特徵的速度和運動,堪富利士和她的團隊能夠更準確地確定這些噴發的年代。她們發現:當大犬座VY星減光至正常亮度的六分之一時,這些黑子都與19世紀和20世紀的多個噴發相關。

與參宿四不同,大犬座VY星現在已經非常暗淡,無法用肉眼看到。這顆恆星曾經是可見的,但變暗得如此之多,以至現在只能用望遠鏡才能看到。

這顆特大超巨星流失了參宿四一百倍的質量,它的一些黑子質量是木星質量的兩倍以上。堪富利士說:「這顆恆星能做到這一點真是太神奇。大犬座VY星和參宿四發生這些高質量損失事件的根源可能是由於大規模的表面活動和像太陽一樣的大型對流米粒組織造成的。但是在大犬座VY星上,這些米粗組織可能與整太陽一樣大,甚至更大。」

堪富利士繼續說:「這種現象在紅超巨星中可能比科學家認為更普遍,而大犬座VY星只是一個極端的例子。它甚至可能是導致質量損失的主要機制,這一直是紅超巨星的一個謎。」

儘管其它紅色超巨星相對較亮並且會噴出大量灰塵,但是它們都不像大犬座VY星那樣複雜。所以有什麼特別之處?大犬座VY星可能處於獨特的進化狀態,將其與其它恆星區分開。這可能是在很短的一段時間內(也許只有幾千年)的活躍狀態。

這顆恆星的生命始於一顆超熱,明亮,藍色超巨星,也許是我們太陽質量的三十五到四十倍之多。幾百萬年後,隨著氫核燃燒速率的改變,恆星膨脹為紅色特大超巨星。堪富利士懷疑,這顆恆星可能會短暫回到較熱的狀態,然後膨脹回紅色特大超巨星階段。

堪富利士解釋:大犬座VY星如此特別,如此極端,以及如此非常複雜的彈射力的原因可能在於它是第二階段的紅色特大超巨星。大犬座VY星可能已經減輕一半的重量。它可能不會爆炸成為超新星,而直接變成黑洞。

【圖、文:節譯自歐洲太空總署哈勃太空望遠鏡資訊中心網頁】

發表評論

Verified by MonsterInsights