案例展示

哈勃揭示了一个关于一个巨大的,迅速老龄化的明星的新线索

em使用哈勃太空望远镜,一组天文学家发现了一个惊人的新线索,这个线索是关于一颗巨大的,快速老化的恒星,其行为在我们的银河系中从未见过。昵称为“Nasty 1”,它的目录名称为NaSt1,这颗恒星可能代表了巨大恒星演变过程中的短暂过渡阶段。 / em

数十年前首次发现,Nasty 1被确定为Wolf-Rayet恒星,这颗恒星比我们的太阳大得多。这颗恒星迅速失去了充满氢气的外层,暴露出其超热和极其明亮的氦燃烧核心。

但恶心1看起来并不像典型的沃尔夫 - Rayet星。使用哈勃望远镜的天文学家预计会看到来自恒星两侧的双瓣气体,这可能与那些沃尔夫 - 罗伊特候选人Eta Carinae发出的那些相似。相反,哈勃揭示了一颗包围这颗恒星的薄饼状气体盘。这块巨大的磁盘宽度接近2万亿英里,可能是由一位看不见的同伴明星在新成立的沃尔夫·瑞叶的外层包裹下形成的。根据目前的估计,恒星周围的星云距离地球只有几千年的历史,距离地球约3000光年

“我们很高兴看到这种类似盘状结构,因为它可能是由二元相互作用形成的沃尔夫 - 瑞叶恒星的证据,“加州大学伯克利分校的研究负责人Jon Mauerhan说。 “在这个过程的星系中,有很少的例子在行动,因为这个阶段是短暂的,可能只持续十几万年,而由此产生的磁盘可见的时间尺度可能只有一万年或更少。”

在团队提出的方案中,恒星发展非常迅速,并且当它开始耗尽氢气时,它膨胀起来。它的外部氢包层变得更松散地束缚,并且易受到附近伴星的引力剥离或一种恒星食人族的影响。在这个过程中,更紧凑的同伴恒星正在增加质量,并且原始的大质量恒星失去了氢包层,从而使其氦核成为沃尔夫 - 瑞叶星。

据说沃尔夫 - 罗伊特恒星形成的另一个方式是,一颗巨星将自己的氢包层在带有带电粒子的强烈恒星风中流动。由于天文学家意识到至少有70%的大质量恒星是双星系统的成员,因此伴星出现的二元相互作用模型正在获得牵引力。单凭直接质量损失也不能说明沃尔夫 - 拉韦特恒星相对于星系中其他较少进化的大质量恒星的数量。

“我们发现很难形成我们观察到的所有沃尔夫 - 瑞叶恒星风机制,因为质量损失并没有我们以前想象的那么强大,“图森亚利桑那大学的Nathan Smith说,他是新NaSt1论文的合着者。 “二元体系中的质量交换似乎对沃尔夫 - 罗伊特恒星和他们制造的超新星的解释至关重要,并且在这个短暂的阶段捕捉到双星将帮助我们理解这个过程。”

但是庞大的二元系统中的传质过程并不总是有效的。一些剥离的物质可能会在恒星之间的引力争斗期间溢出,从而围绕二进制创建一个磁盘。

“这就是我们认为在讨厌1中发生的事情,”莫尔汉说。 “我们认为星云内埋有一颗沃尔夫 - 瑞叶星,我们认为这个星云正在通过这个传播过程而产生。所以这种散漫的恒星食人族实际上使Nasty 1成为一个相当合适的绰号。“

这颗恒星的目录名称NaSt1来源于两位天文学家的前两个字母,他们是在1963年发现的,Jason Nassau和Charles Stephenson。

观看Nasty 1系统并不容易。这个系统如此严重地掩盖了气体和灰尘,甚至阻挡了哈勃望远镜对恒星的看法。莫尔汉的团队无法衡量每颗恒星的质量,它们之间的距离,或者物质溢出到伴星上的数量。

先前对Nasty 1的观察已经提供了关于盘中气体的一些信息。例如,这种材料在外部星云中以每小时22,000英里的速度行进,比类似的恒星慢。相对较慢的速度表明这颗恒星通过比Eta Carinae的爆发性爆发更少的暴力事件驱逐了它的材料,这些爆炸性气体每小时行进几十万英里。

恶心1也可能零星地丢弃物质。红外线过去的研究已经证明,紧密的中心恒星紧密的热尘埃口袋已经证明了这一点。亚利桑那大学的Mauerhan及其同事最近使用位于智利Las Campanas天文台的麦哲伦望远镜观测到了一个较大的较冷的尘埃,它可能间接散射来自中央恒星的光线。暖灰尘的存在意味着它最近形成,也许是在喷发中形成的,因为来自两个恒星风的化学增强材料在不同的点碰撞,混合,流走和冷却。风力强度的零星变化或伴星将主恒星的氢包层剥离的速率也可能解释了结构的块状结构和在盘中更远处出现的间隙。

为了测量每颗恒星的超音速风,天文学家转向美国宇航局的钱德拉X射线天文台。观测显示炎热的等离子体,表明来自两颗恒星的风确实发生碰撞,产生X射线发出的高能量震动。这些结果与天文学家从其他Wolf-Rayet系统观测到的一致。

当Wolf-Rayet恒星用完材料时,混乱的传质活动将结束。最终,磁盘中的气体会消失,从而提供二进制系统的清晰视图。

“恒星需要的进化路径是不确定的,但它绝对不会很无聊,“Mauerhan说。 “恶心1可能演变成另一个Eta Carinae型系统。为了实现这种转变,由于与新成立的沃尔夫 - 拉韦特获取物质有关的某些不稳定性,大量获得同伴的恒星可能会经历巨大的喷发。或者,沃尔夫 - 瑞亚特可能会以超新星的形式爆炸。恒星合并是另一个潜在的结果,取决于系统的轨道演进。未来可能会充满各种各样的奇异可能性,取决于它是否爆炸或传质发生了多长时间,以及传质停止后它的寿命有多长。“

该团队的结果将出现在皇家天文学会每月通告的5月21日在线版上。

哈勃太空望远镜是美国宇航局和美国宇航局之间的国际合作项目欧洲航天局。美国宇航局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心负责管理望远镜。在马里兰州巴尔的摩的太空望远镜科学研究所(STScI)开展哈勃科学行动。由美国华盛顿天文学研究大学协会为NASA运营STScI。

出版物:Jon Mauerhan等人,“NaSt1的多波长观测(WR 122):赤道质量损失和来自相互作用的Wolf-Rayet二进制的X射线”,MNRAS(2015年7月01日)450(3):2551-2563 ; doi:10.1093 / mnras / stv257

PDF研究副本:NaSt1的多波长观测(WR 122):来自相互作用的Wolf-Rayet二元数据的赤道质量损失和X射线

来源:Ray Villard,太空望远镜科学研究所

图片:NASA /哈勃