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天文学家找到了170年前海山二星剧烈爆发的原因

时间:2018-08-10 16:08:28 来源:UT 评论:0 点击:0
海山二星,一个双星系统位于7500光年远的船底星座中,有超过500万个太阳的光度–结合使它成为银河系中最亮的星。但170年前,1837和1858之间,这颗星在什么似乎是一个巨大的超新星爆发,暂时让它在天空中第二颗最亮的星。
 
奇怪的是,这种爆炸是不足以毁灭恒星系统,使得天文学家想知道什么可以解释大规模喷发。由于新的数据,这是一些“天文法医鉴定结果”(从爆炸后残留的光反射的星际尘埃的检查)一组天文学家现在认为他们已经对所发生的事的一个解释。
 
本研究描述了他们的发现–“异常快速的喷出物在海山二星的大爆发”和“光回声看到来自海山二星的大喷发的高原光回声显示两级冲击动力事件”–最近出现在月刊O皇家天文学会。

Eta Carinae,是众所周知的最大质量恒星之一,也是夜空中最亮的恒星之一。图片来源:NASA
 
研究是由亚利桑那大学史都华天文台的拿芬史密夫,包括来自太空望远镜科学研究所的成员(STSI)、美国国家光学天文台(NOAO),天体物理学的千年研究所,哈佛-史密森中心astroph物理(CFA),的Cerro Tololo美洲天文台和多个大学。

在第一个研究中,研究团队表示他们“回光”爆炸产生的,这反映了星际尘埃和刚刚从地球看到的。由此,他们观察到火山喷发导致材料的速度,高达20倍的速度比任何以前观察到的超新星扩张。
 
在第二项研究中,研究小组对回波的光变曲线的演化,这表明它经历了尖峰前1845,然后趋于稳定,直到1858在稳步下降,在接下来的十年。基本上,所观察到的速度和光变曲线与冲击波的超新星爆炸的恒星而不是从预期的相对缓慢和轻柔的风在死前一致。
 
光回声第一次被检测到在2003年获得的图像通过望远镜的Cerro Tololo美洲天文台在智利。因为他们研究的缘故,团队咨询光谱数据从麦哲伦望远镜在拉斯坎帕纳斯天文台和南双子天文台,位于智利。这使得团队测量光和确定的喷出物的膨胀速度–超过32万公里/小时(20万英里)。

根据这些数据,该团队假设火山喷发可能是由三颗恒星之间的长时间战斗引发的,这三颗恒星摧毁了一颗恒星而另一颗恒星则在二元系统中。当Eta Carinae吞噬其中两个同伴中的一个时,这场战斗可能以暴力爆发达到高潮,向太空发射了10多个太阳质量。这个被抛出的质量创造了巨大的双极星云(又名“Homunculus Nebula”),今天可见。

史密斯在最近的HubbleSite 新闻稿中解释道:
 
“我们看到这颗恒星真的很高,似乎有一个强大的爆炸,但不知何故,这颗恒星幸免于难。最简单的方法是通过冲击波离开恒星并将物料加速到非常高的速度。“
 
在这种情况下,Eta Carinae最初是一个三元系统,两颗巨大的恒星围绕着彼此轨道运行,第三颗恒星在更远的轨道上运行。当最大质量的二进制文件接近其生命的终点时,它开始扩展,然后将其大部分材料转移到稍小的同伴上。这导致较小的恒星积聚足够的能量以使其弹出其外层,但不足以完全消灭它。
 
然后伴星将成为太阳质量的100倍,非常明亮。另一颗恒星,现在仅重30个太阳质量,将被剥离其氢层,暴露出其热氦核心 - 这代表了大质量恒星生命进化的高级阶段。正如Armin Rest--来自STSI的研究员,约翰霍普金斯大学和该论文的共同作者 -解释说:

“从恒星演化的角度来看,人们已经非常坚定地认识到,更大质量的恒星生活更快,而质量更小的恒星寿命更长。因此,热伴星在其演化过程中似乎更进一步,尽管现在它的恒星质量远远低于轨道恒星。没有质量转移就没有意义。“


Homunculus星云,围绕Eta Carinae。图片来源:ESO,IDA,丹麦1.5米,R。Gendler,JE。Ovaldsen,C.Thöne和C. Feron
 
这种质量转移会改变系统的重力平衡,导致氦核恒星远离其现在庞大的伴星移动,并最终行进至目前为止与最外面的第三颗星相互作用。这将导致第三颗恒星向大质量恒星移动并最终与其融合,从而产生材料外流。
 
最初,合并导致喷射器膨胀相对缓慢,但随着两颗恒星最终连接在一起,它们产生了一个爆炸性事件,炸毁材料的速度提高了100倍。这种材料赶上缓慢的喷射物,向前推动并加热材料,直到它发光。这种发光的材料是170年前天文学家观察到的主要光源。
 
最后,较小的氦核星围绕其巨大的对应物进入椭圆轨道,每5.5年穿过恒星的外层并产生X射线冲击波。根据史密斯的说法,虽然这个解释不能解释在Eta Carinae中观察到的一切,但它确实解释了亮度和明星仍然存在的事实:
 
“我们之所以建议疯狂三重系统的成员互相交流,是因为这是对当今伴侣如何在其更大规模的兄弟姐妹之前迅速失去其外层的最佳解释。”
 
这些研究为Eta Carinae如何在巨大的超新星中爆炸,但留下了一颗巨大的恒星和星云的神秘感提供了新的线索。此外,更好地了解Eta Carinae爆炸背后的物理学可以帮助天文学家更多地了解控制二元和多星系统的复杂相互作用 - 这对我们理解大质量恒星的演化和死亡至关重要。

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