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一個氣泡就大如75個太陽!這顆正大量冒泡的恒星正在上演太陽50億年後的情景

2024-09-14科學

我們身處太陽系中,太陽是距離我們最近的恒星,科學家們利用天文望遠鏡可以輕松地看到太陽的表面,比如看到表面無數的「米粒結構」,雖然看上去它們小如米粒,但實際上幾乎每一個「米粒」的面積都在100萬平方公裏以上,要超過三個華北平原的面積。

夜晚仰望星空,無數顆恒星在那裏閃爍,但因為都距離我們非常遙遠,所以即便用最先進的天文望遠鏡也很難看清這些恒星的表面情況,只有少數距離較近,體積又特別大的恒星才能被窺視到模糊的表面。就在9月11日,【天體物理學】雜誌刊登文章稱瑞典天文學家用大型射電望遠鏡拍攝到了迄今為止最清晰的卡杰奇座R照片,能看到該恒星的表面結構,居然從上面發現了很多巨大的氣泡。

卡杰奇座R又稱HD 29712等,是一顆位於南天星座卡杰奇座中的紅超巨星,距離地球大約有178光年,視星等為4.80-6.601,之所以有如此大的視星等差別,是因為它是一顆米拉變星,這說明它已經演化到了恒星主序星的最後階段,接下來它將拋掉外層的瓦斯,核心形成一顆白矮星,外層的氣殼則會成為行星狀星雲。

這顆正在大量冒泡的恒星雖然人眼可直接目視,但其光線卻十分微弱,然而如果用大型天文望遠鏡的紅外波段去觀察它,情況就不一樣了,因為實際上這顆星體的體積十分巨大,其直徑是太陽的370倍左右,體積是太陽的5,000萬倍左右,而且它是除了太陽之外視面積大小最大的恒星,也就是說它是從地球上目視第二大的恒星。

要知道這顆恒星距離我們178光年,而最近的比鄰星只有4.22光年,南門二a和南門二b兩顆恒星也都在5光年以內,夜空中最亮的恒星天狼星距離也才不過8.6光年,其體積還是太陽的5倍大,但看上去都沒有卡杰奇座R更大。

這次拍到的卡杰奇座R表面氣泡的照片是由歐洲南方天文台設定在南美智利的阿塔卡馬大型公釐/亞公釐波射電望遠鏡陣列(ALMA)獲取的。由於公釐/亞公釐波觀測擁有極高的分辨率,所以拍到的照片清晰地呈現了卡杰奇座R表面的巨型電漿氣泡,對比卡杰奇座R巨大的體積,能計算出這些氣泡中的每一個都堪比75個太陽的大小。

上圖中三個球狀黃色圓塊正是卡杰奇座R這顆恒星,三張照片分別拍攝於2023年7月18日,7月27日和8月2日,恒星上的每個黃色斑點就是一個氣泡,左邊右下角的一個圓圈,代表的是地球圍繞太陽執行的軌域的大小(直徑近3億公裏),有它作為比較可以發現,卡杰奇座R這顆恒星的體積可以將目前狀態下地球圍繞太陽執行的空間都裝進去,或者說太陽如果位於卡杰奇座R的中心位置,那麽圍繞太陽執行的地球應該還在卡杰奇座R的「肚子」裏執行。實際上卡杰奇座R恒星的直徑有5.15億公裏。

卡杰奇座R的表面有很多巨大的氣泡,這一發現是瑞典查爾默斯理工大學教授沃特·弗萊明斯(Wouter Vlemmings)主導的研究團隊得出的,他們透過觀測發現這些巨大的氣泡不斷地從恒星的內部冒出,在表面一段時間後,因為溫度變低又變小沈到下面,一直不斷的升降起伏,每個氣泡起伏的周期大約是一個月。

這種現象也使得卡杰奇座R這顆恒星的光度在不斷變化,差別居然超過了一個視星等。

那麽這些氣泡是如何產生的呢?大家都知道恒星內部就是一個核融合熔爐,在不斷的向外放射線能量,而由於紅超巨星大部份的物質都已經化作瓦斯彌漫成恒星的外殼,重力和放射線壓處於經常失衡的狀態,屬於內部產生的能量會一股一股地上升到恒星表面,形成一個個巨大且熾熱的電漿氣泡,但恒星的表面溫度相對於內部又很低,所以這些氣泡在恒星表面出現後,又會冷卻並下沈,所以在紅超巨星的表面會出現這種氣泡升降的對流方式。

我們的太陽在大約50億年後也會成為紅巨星,屆時也很有可能會出現像卡杰奇座R表面這樣的景象。

沃特·佛瑞明斯還表示這是有史以來人們首次以這種方式將一顆恒星表面的氣泡真實地展現出來,而且由於照片解析度夠高,在巨大的氣泡之外甚至可以看到恒星表面對流運動的許多細節。

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