韦伯望远镜发现罕见的即将成为超新星的恒星

莫心海


【正见网2023年03月22日】

高清图

图片说明:WR 124 在韦伯太空望远镜的合成图像中心非常突出,图像结合了韦伯近红外相机和中红外仪器探测到WR124发出的光。在这幅清晰的红外光图像里,受到强烈恒星风驱动,因而不断扩张的气体与尘埃,环拱着炽热明亮的恒星沃尔夫-拉叶星124(Wolf-Rayet 124, WR 124)。图像里吸睛的6芒恒星,是使用韦伯太空望远镜的18方六角镜面取像所造成的特征图案。而位在带着尖角的天箭座方向约15,000光年远处的WR 124,质量则是太阳的30倍以上。这颗恒星混乱、将近6光年宽的星云,形成于银河系大质量恒星短暂但鲜少被观测到的演化阶段。它预告了WR 124即将发生超新星死亡爆炸。而形成于扩张星云之中、并在超新星爆炸中孑遗下来的星际尘埃碎片,会影响未来世代的恒星之形成。(图片来源: NASA, ESA, CSA, STScI, Webb ERO Production Team)

美国航空航航天局3月14日分享了这张老化恒星的惊人照片。揭示了这颗恒星一直在喷射它的外层物质,慢慢的在它周围形成一个打结的、分层的气体和尘埃晕。

处于这个状态的恒星被称为沃尔夫-拉叶(Wolf-Rayet) 星。它是罕见的一类最亮、最大和可持续观测时间最短的恒星之一。韦伯太空望远镜观测的这颗恒星被称为WR 124,位于天马座(constellation Sagitta),距离我们 15,000 光年。韦伯望远镜以其强大的红外线仪器看穿尘埃而提供前所未有的细节。

大质量恒星在快速通过它们的生命周期时,只有其中一些在变成超新星爆发之前会经历一个短暂的沃尔夫-拉叶阶段,这使得对这一罕见阶段的详细观察很有价值。 Wolf-Rayet 恒星正在脱落它们的外层,从而产生它们特有的气体和尘埃晕。恒星 WR 124 的质量是太阳的 30 倍,到目前为止已经脱落了 10 个太阳质量的物质。当喷出的气体远离恒星并冷却时,形成宇宙尘埃并发出韦伯望远镜可探测的红外线。

天文学家对在超新星爆炸中幸存下来的宇宙尘埃的起源非常感兴趣。尘埃是宇宙运作不可或缺的一部分:它庇护正在形成的恒星,聚集在一起帮助形成行星,并作为分子形成和聚集在一起的平台——包括地球上生命的基石。尽管尘埃起着许多重要作用,但宇宙中的尘埃仍然比天文学家目前的尘埃形成理论所能解释的要多。现在韦伯望远镜望远镜的中红外仪器 (MIRI) 揭示了恒星周围喷出物质的气体和尘埃星云的块状结构,为天文学家研究宇宙尘埃的细节开辟了新的可能性, 他们可以用真实数据来找出理论的缺失。

WR 124 这样的恒星也可以帮助天文学家了解宇宙早期历史中的一个关键时期。这类恒星首先在年轻的宇宙中播下了在其核心中锻造的重元素——这些元素在当今时代很常见,包括在地球上。

韦伯对 WR 124 的详细图像永远保存了W124这一段短暂、动荡的转变时期。

参考资料:

https://www.nasa.gov/feature/goddard/2023/nasa-s-webb-telescope-captures-rarely-seen-prelude-to-supernova

背景知识:

据维基百科介绍,沃夫–瑞叶星,通常会简写为WR星,是一种罕见的异类恒星,具有不寻常的光谱,显示显著的电离氦和高度电离氮或碳的宽发射谱线。光谱表明氢已经耗尽,重元素在表面已经有很高的丰度,并且有强烈的恒星风。其表面的有效温度在30,000K到210,000K之间,几乎比所有其他类型的恒星都热。它们以前被称为W型恒星,是因为光谱为W型。

传统(或第一星族星)的沃夫–瑞叶星是大质量恒星演化的末期,其已完全失去外层的氢,并且核融合或核心已经有较重的元素。子类型的第一星族WR星其中谱中依然显示出氢线,称为WNh星,它们是年轻的大质量恒星,仍然以氢为核心,氦和碳通过强烈的混合和辐射驱动的质量损失,暴露在恒星的表面。另一类型具有WR型光谱的恒星是行星状星云的中心恒星,后渐近巨星支恒星。当它们还在主序列上时,是与太阳相似的恒星,但现在已经停止核融合,并且脱落其大气层,露出一颗裸露的碳氧核心。

所有的沃夫–瑞叶星都是高光度的天体,这是由于表面的高温,行星状星云中心星(CSPNe)的总辐射光度是太阳的数千倍;第一星族的沃夫–瑞叶星光度是太阳的数十万倍;WNh更高达百万倍以上。然而,因为沃夫–瑞叶星的辐射输出大部分都在紫外线,所以在视觉上不会特别亮眼。

肉眼可见的天社一(船帆座γ2,+1.7等),以及苍蝇座θ(视星等5.51)和剑鱼座蜘蛛星云中已知质量最大的恒星R136a1(视星等12.23),都属于沃夫–瑞叶星。

 

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