太難得了！看到恒星“變老”的那一時刻，噴出高速雙極氣體噴流！

天文學(xué)家使用阿塔卡馬大毫米/亞毫米陣列(ALMA)捕捉到了一顆老恒星第一次開始改變其環(huán)境的那一刻，這顆恒星噴出了高速的雙極氣體噴流，現(xiàn)在正與周圍的物質(zhì)相撞；據(jù)估計，觀測到的噴流年齡不到60歲，這些是理解行星狀星云復(fù)雜形狀是如何形成的關(guān)鍵特征。類太陽恒星在生命最后階段演化成膨脹的紅巨星，然后，恒星排出氣體形成一個叫做行星狀星云的殘留物。

行星狀星云的形狀多種多樣，有些是球形的，有些是兩極或呈現(xiàn)更復(fù)雜結(jié)構(gòu)的都有。天文學(xué)家對這種變化的起源很感興趣，但是一顆老恒星噴出厚厚的塵埃和氣體掩蓋了這個系統(tǒng)，使得研究這個過程的內(nèi)部機(jī)制變得困難。為了解決這個問題，瑞典查爾默斯科技大學(xué)丹尼爾·塔福亞領(lǐng)導(dǎo)的天文學(xué)家團(tuán)隊將ALMA指向了天鷹座一個古老的恒星系統(tǒng)W43A，其研究發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《天體物理學(xué)》期刊上。

（上圖所示）在過去，彌漫的球狀氣體是從這顆恒星釋放出來的，W43A剛剛開始噴出卷繞周圍物質(zhì)的雙極噴流，水分子射電發(fā)射中的亮點(diǎn)分布在恒星噴流和擴(kuò)散氣體的界面周圍。圖片：NAOJ

由于ALMA的高分辨率，研究小組獲得了W43A周圍空間非常詳細(xì)的視圖，研究的主要作者Tafoya說：最值得注意的結(jié)構(gòu)是它的雙極氣體噴流。研究小組發(fā)現(xiàn)，這些雙極氣體噴流的速度高達(dá)每秒175公里，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于之前的估計。根據(jù)這一速度和氣體噴流的大小，研究小組計算出氣體噴流年齡小于人類的壽命。考慮到與恒星的整個壽命相比，雙極氣體噴流還很年輕，我們正在見證雙極氣體噴流剛剛開始擠過周圍氣體的‘確切時刻’。

當(dāng)雙極氣體噴流在大約60年后穿透周圍的物質(zhì)時，就可以看到它們的軌跡了。事實上，ALMA的圖像清楚地描繪了噴流卷起的塵埃云分布，這是它正在影響周圍環(huán)境的有力證據(jù)。研究假設(shè)，這種夾帶是形成兩極形狀行星狀星云的關(guān)鍵，老化的恒星最初是球形地噴射氣體，恒星核心失去了它的外層。如果恒星有伴星，伴星中的氣體就會涌入垂死恒星的核心，新氣體的一部分就會形成噴流。

（上圖所示）老恒星系統(tǒng)W43A的阿爾瑪圖像，從中心老化恒星噴出的高速雙極噴流顯示為藍(lán)色，低速流出顯示為綠色，噴流攜帶的塵埃云顯示為橙色。圖片：ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Tafoya et al

因此，老恒星是否有伴星是決定所形成行星狀星云結(jié)構(gòu)的重要因素。團(tuán)隊成員、日本鹿兒島大學(xué)的今井廣史(Hiroshi Imai)說：W43A是一種特殊的所謂‘噴流’物體，一些老恒星表現(xiàn)出水分子特有的射電發(fā)射。研究推測，這些水的射電的斑點(diǎn)，表明了射流與周圍物質(zhì)之間的界面區(qū)域，我們將它們命名為“噴泉”，這可能是一個跡象，表明中心來源是一個發(fā)射新氣體射流的雙星系統(tǒng)。

西班牙安達(dá)盧西亞天體研究所的何塞·弗朗西斯科·戈麥斯解釋說：盡管我們的銀河系中包含了超過2000億顆恒星，但到目前為止，只有15個‘噴泉’物體被識別出來，這可能是因為氣體噴流的壽命相當(dāng)短，所以我們很幸運(yùn)能看到這樣的稀有物體。

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博科園｜研究/來自： 沖繩科學(xué)技術(shù)大學(xué)院大學(xué)

參考期刊《物理評論研究》

DOI: 10.1103/PhysRevResearch.2.012038

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