謎底揭曉:神秘的藍色星云,究竟怎樣形成

2004年,天文學家發現了一些非常奇怪的現象。他們發現,在大約6200光年之外,一個發出不可見紫外線光的環形星云,包圍著一顆恒星。

在銀河系中,沒有任何東西與它類似,這使得我們很難弄清楚這個被命名為藍環星云的天體,到底是怎么成為現在這個樣子的,


圖解:2014年,被星系演化探測器發現的藍環星云,圖源:sciencemag

我們現在終于有了一個可行的答案,圍繞在這顆名為TYC 2597-735-1恒星周圍的復雜結構,是兩顆恒星合并之后的結果。

事實證明,tyc2597-735-1曾經是一個雙星系統;不到5000年前,這兩顆恒星在宇宙漫步中合二為一,這個星云,就包含著在這一暴力事件中,恒星噴出的氣體和碎片。

天文學家說,這是人類迄今為止,發現的最年輕的合并雙星之一,它給恒星合并的各種故事,提供了一種類似金發姑娘風格的 “缺失環節”,


小組論文的主要作者、加州理工學院的天文學家凱里· 霍德利說:“兩顆恒星的合并相當普遍,但因為它們噴出的物質在太空中膨脹、冷卻,它們很快就會被大量塵埃所遮蔽,這意味著我們看不到實際發生了什么,”

“當塵埃最終散去,我們有一個清晰的視野可以觀測后,我們認為這個物體,代表了這些短暫事件的后期階段。我們在它消失之前,捕捉到了這個過程;一段時間之后,星云會消失在星際介質中,那時,我們根本無法分辨出到底發生了什么。”

雙星系統在整個銀河系中非常普遍。


圖解:藝術創作圖像——年輕的雙星系統,圖源:zmescience

銀河系中,高達85%的恒星可能是雙星系統,甚至有可能是三星或四星系統。

有證據表明,所有恒星的生命都是從有伴星開始的(可能在某個地方,就有太陽的一個走失的孿生兄弟),這意味著雙星系統,無論是分離的雙星,還是合并的,它們的潛在數量是天文數字級的。

這并不意外,對于任何兩顆在相同軌道上的恒星,當它們的軌道失去能量時,軌道很有可能會衰變,導致它們相向旋轉,并最終發生碰撞,

但是,在最近的區域,我們只看到過一次這樣的合并。在銀河系,最近的一次恒星合并發生在2008年……這是已知記錄中,第一次出現這樣的事件。

藍環星云可能是下一個最年輕的星云。


哥倫比亞大學部的天體物理學家布賴恩·梅茨格所設計的理論模型顯示,星云奇特的形狀、紫外線光暈和復雜的環狀結構,與發生在不到5000年前的一次事件中,從中心物體向外爆炸的一對圓錐狀物質,最為吻合。

霍德利說:“布萊恩不僅僅是能解釋我們所看到的數據,他基本上在他看到之前,他就預測到我們所觀測的情況了,

他會說,‘如果這是一次星際間的合并,那么你應該看看X’,然后他就會說,‘是的!我們看到了!”

這些模型所描述的,最有可能的情況是,一開始是兩顆恒星,一顆的質量大約與太陽相當,另一顆較小的伴星,質量約為太陽的十分之一。


圖解:藝術創作圖像——雙星系統GG 金牛-A周圍的塵埃和氣體, 圖源:scitechdaily

當這顆類似太陽的大恒星接近生命的盡頭時,它開始膨脹,最終離伴星非常近,以至于使伴星吸收了一些較大恒星的質量。

較小的恒星,無法容納這些額外的質量,就把多余的物質噴灑到系統的第二個拉格朗日點上,在這里旋轉,成為了圍繞這兩顆恒星的圓盤。

與此同時,較小的恒星向較大的恒星靠攏,從而開始了失控的合并進程。

當正在合并的恒星噴出氣體狀外殼時,圓盤起到了一種項圈的作用,將物質控制住并整形為兩個圓錐形,爆炸噴灑開。

每一個圓錐形都太模糊了,無法單獨看到,但是,由于我們的視線角度問題——幾乎是直視其中一個圓錐形——兩個圓錐形看起來是重疊的。


這就是我們在藍環星云中看到的,當氫物質碰撞時,被星際介質所激發,紫外線環發出可見藍光。我們還可以看到,在圓錐形劇烈運動的前端,被激發的氫像兩個重疊的環,發出紅光。

至于恒星TYC 2597-735-1本身,它目前的質量在1.1-2個太陽質量之間,很可能是從主星序中演化出來的,在其核心中不再熔化氫,它可能正在成為一顆白矮星,這是質量差不多與太陽相同的恒星,開始逐漸進入“死亡”階段。

最后,弄清楚TYC 2597-735-1和藍環星云在恒星進化樹上的位置,可能有助于我們弄清,這些恒星碰撞在我們星系中發生的頻率。


圖解:藝術創作圖像——一對繞軌道運行的白矮星, 圖源:sci-news

“我們看到,很多雙恒星系統都有可能在某一天合并,我們認為我們已經確定了一些幾百萬年前合并的恒星,但在這之間到底發生了什么,我們卻幾乎沒有任何相關數據,”梅茨格說,

“我們認為在我們的銀河系中,可能有大量恒星合并的年輕殘余物,而藍環星云可能會向我們展示它們的樣子,以便我們能夠識別更多的類似天體。”

該研究已發表在《自然》雜志上。

BY: MICHELLE STARR

FY: 大恐龍龍

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