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體積是太陽1700倍!巨大恒星處于死亡邊緣,或將爆發為超新星
2023/03/22

大質量恒星不僅在「活著」的時候異常明亮,「死亡」之時也顯得轟轟烈烈的。它們在燃盡核心最后的原料時,就會以超新星的形式徹底爆發。

超新星爆發絕對是宇宙中最壯觀的事件之一,其所釋放的能量,甚至超過了太陽在100億年壽命中釋放的全部能量!正因如此,很多原本肉眼不可見的恒星,在爆發為超新星時突然閃耀在夜空中,其名字中的「新」字代表的就是這個含義。有的原本肉眼可見的恒星,若是爆發為超新星,甚至可以像滿月一樣明亮!

但是,超新星爆發過于突然,我們最多只能看見它們耀眼的結果,很難捕獲它們爆發的瞬間。天文學家至今也無法確定超新星爆發之前的片刻之間有怎樣的特征,從而等著它爆發,進行實時觀測。對于那些目前觀測到的已經進入生命末期的恒星,天文學家也不知道它們究竟何時爆發,即便是所謂的「即將爆發」 ,時間長度可能也要以10萬年為單位來計算。

因此,只有多觀測,發現更多的進入演化末期的大質量恒星,天文學家才能確切地了解這些天體的最后時光。

最近,天文學家又對一顆這樣的恒星進行了觀測,利用的正是目前最強大的望遠鏡——美國宇航局的詹姆斯·韋布太空望遠鏡,觀測的對象是一顆名叫WR 124的恒星。觀測結果表明,這家伙確實有點與眾不同。

WR 124位于人馬座方向,距離我們大約21000光年,由于距離過于遙遠,我們是無法用肉眼看見它的。但它確實是一顆非常巨大的恒星,直徑達到了太陽的11.93倍,算下來體積就差不多是太陽的1700倍,質量也有太陽的10倍左右。

它的光度是太陽的56.2萬倍,表面溫度更是高達44700K(太陽只有大約5500K)。天文學家指出,它發出的電磁輻射中有較大部分是處在紫外線階段,這也是它在可見光波段無法被人類用肉眼直接觀測的原因之一。

根據天文學的分類,WR 124屬于銀河系中一種很罕見的類型,叫做沃爾夫-拉葉星(Wolf-Rayet star)。這種恒星之所以少見,就是因為只有原本就只占少數的大質量恒星在進入比較短暫的演化末期的時候,才會符合這種恒星的標準。目前在整個銀河系中,天文學家也只發現了一百多顆沃爾夫-拉葉星。

沃爾夫-拉葉星是宇宙中最明亮、最熱的一類恒星,在主序星階段結束時,它們會在最后的核聚變中釋放出最后的光芒。此時它們的氫已經消耗殆盡,因此氮和碳的比例相對更高。 與此同時,這種恒星還在快速地流失著自己的物質。

即便在沃爾夫-拉葉星的行列中,WR 124失去的質量也屬于比較多的,可見它已經進入這個階段比較久了。根據目前的研究,它已經形成了差不多860萬年,并且有望在幾十萬年內爆發為超新星,因此對于天文學家來說具有很高的觀測價值。

在沃爾夫-拉葉星失去的物質中,包含大量的碳。碳這種元素比較特殊,可以吸收輻射,并以紅外線的形式再釋放出來。而韋布望遠鏡恰恰是目前世界上最強大的紅外望遠鏡,在近紅外和中紅外波段具有無與倫比的觀測能力,可以說最適合觀測這一類天體。

天文學家發現,那些被WR 124以15萬公里每小時的驚人速度拋散到太空中的物質,包裹在它的周圍,形成了一個星云,天文學家將其命名為M1-67。 據觀測,它的直徑約有6光年,這意味著它形成于大約20000年前。

整個星云所包含的物質質量大約是太陽的0.22倍,這些物質也遮住了恒星大量的光芒,影響了它在我們眼中的亮度。這些物質在進入宇宙空間后,溫度就會降低,這個冷卻的過程也會產生紅外線,供天文學家觀測、研究。

這片星云對于天文學家了解WR 124以及超新星等現象也有重要的意義,比如他們目前比較好奇的一個問題:WR 124在爆發之后,這片星云是否能夠幸存下來?只有利用韋布這樣的望遠鏡獲得足夠高分辨率的觀測,才能捕捉其中的細節,找到問題的答案。

超新星有不同的分類,我們經常提到的號稱「宇宙量天尺」的超新星屬于Ib型,而像沃爾夫-拉葉星這樣的大質量恒星則被認為是Ib型和Ic型超新星的前身,但目前天文學家也沒有找到特別確切的證據。 通過對星云M1-67的觀測,天文學家也可以建立二者之間的聯系。

總而言之,天文學家不僅要觀測超新星,還要觀測超新星爆發之前的現象,才能建立完整的大質量恒星死亡的過程,WR 124恰恰就是其中最佳的研究對象之一。

天文學家還發現了WR 124的另一個有趣之處,那就是它的移動速度非常快。觀測結果表明,它正在以每秒190公里的速度在銀河系內穿梭,遠超過了銀盤的自轉速度。

關于它有如此驚人的移動速度的原因,天文學家還沒有找到答案。不過根據最近的一些研究表明,它可能和另外一顆瀕死的恒星原本處于一個雙星系統中,後來那顆恒星爆發為超新星,產生了巨大的沖擊波,才讓它獲得這個驚人速度的。

想要驗證這個理論,可以根據它的運行軌跡進行反推。天文學家指出,韋布望遠鏡的數據也有可能幫助我們回答這個問題,可惜目前恐怕沒有精力進行這方面的觀測。

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