哈勃揭開“怪物恆星”變暗之謎該紅超巨星亮度堪比30萬個太陽
據外媒報導,恆星的大小有很大的範圍。其中最巨大的一顆是大犬座VY。如果把它放在太陽系中,它將吞噬所有行星,直到土星的軌道為止。這個被稱為紅超巨星的“怪物恆星”有30萬個太陽那麼亮。然而它是如此遙遠,以至於200年前,它只能作為大犬座冬季的一顆微弱恆星被看到。從此以後,它就漸漸消逝,肉眼再也無法觀察到。天文學家利用哈勃對這顆恆星進行了近距離觀察,發現了它變暗的原因。
這顆恆星在生命的最後階段,正在排出巨大的塵埃雲。最終,這顆膨脹的恆星可能會以超新星的形式爆炸,或者乾脆崩潰,形成一個黑洞。
去年,當獵戶座中明亮的紅色超巨星Betelguese戲劇性地變暗,但隨後又恢復過來時,天文學家們感到困惑。這種暗淡持續了數週。現在,天文學家將目光投向了相鄰的大犬座中的一顆“怪物恆星”–大犬座VY。
紅特超巨星大犬座VY–它比Betelguese大得多,更龐大,更猛烈–經歷的昏暗期更長,持續數年。美國宇航局(NASA)哈勃太空望遠鏡的新發現表明,發生在Betelguese上的相同過程也發生在這顆紅超巨星身上,但規模要大得多。
“大犬座VY的行為很像Betelgeuse,”研究的領導者,明尼蘇達大學明尼阿波利斯分校的天體物理學家Roberta Humphreys解釋說。
與Betelgeuse一樣,哈勃的數據為這顆更大的恆星為何變暗提供了答案。對於Betelgeuse來說,暗淡對應的是可能形成塵埃的氣體外流,它短暫地阻擋了Betelgeuse在我們視野中的一些光線,產生了變暗效應。
“在大犬座VY上,我們看到了類似的東西,但規模更大。大規模的物質噴射,這與它非常深的暗淡相對應,這可能是由於塵埃暫時阻擋了來自恆星的光線,” Humphreys說。
這顆巨大的紅超巨星比我們的太陽要亮30萬倍。如果它在我們自己的太陽系中取代了太陽,這個“怪物”恆星將延伸出數億英里,介於木星和土星的軌道之間。
“這顆恆星絕對是驚人的。它是我們所知道的最大的恆星之一–一顆非常進化的紅超巨星。它曾有過多次、巨大的噴發。”Humphreys解釋說。巨大的等離子體弧線圍繞著恆星,距離恆星的距離是地球與太陽距離的數千倍。這些弧線看起來就像我們太陽的日珥,只是規模大得多。而且,它們與恆星並沒有物理上的聯繫,而是看起來已經被拋出,正在遠離。其他一些靠近恆星的結構還比較緊湊,看起來就像小結和星雲狀的特徵。
在之前的哈勃工作中,Humphreys和她的團隊能夠確定這些大型結構是何時從恆星上拋射出來的。他們發現了過去幾百年的日期,有的甚至是最近的100到200年。
現在,在利用哈勃進行的新工作中,研究人員解析了離恆星更近的特徵,這些特徵的歷史可能不到一個世紀。通過使用哈勃確定熱氣體和其他特徵的近距離結的速度和運動,Humphreys和她的團隊能夠更準確地確定這些噴發的日期。他們的發現非常顯著:這些結點中的許多都與19世紀和20世紀的多個事件有關,當時大犬座VY的亮度已經減弱到平時的六分之一。
與Betelgeuse不同,大犬座VY星現在太暗,肉眼無法看到。這顆恆星曾經是可見的,但現在已經變暗,只能用望遠鏡才能看到。
超巨星脫落的質量是貝特宙斯的100倍。其中一些結的質量是木星質量的兩倍多。“這顆恆星能做到這一點真是太神奇了,”Humphreys說。”大犬座VY和Betelgeuse的這些高質量損失事件的起源可能是由大規模的表面活動引起的,像太陽上的大型對流細胞。但在大犬座VY上,這些細胞可能和整個太陽一樣大,或者更大。”
“這種情況在紅超巨星中可能比科學家想像的更常見,大犬座VY就是一個極端的例子,”Humphreys繼續說道。“它甚至可能是推動質量損失的主要機制,這對紅超巨星來說一直是個謎。”
儘管其他紅超巨星的亮度相當高,並且噴射出大量的塵埃,但沒有一個像大犬座VY那樣複雜。“那麼它有什麼特別之處呢?大犬座VY可能處於一種獨特的演化狀態,將它與其他恆星區分開來。它可能在很短的時間內就如此活躍,也許只有幾千年。 ”Humphreys說:“我們不會在周圍看到很多這樣的星體。”
這顆恆星的生命開始時是一顆超熱、明亮、藍色的超巨星,質量可能是我們太陽的35到40倍。幾百萬年後,隨著其核心中氫聚變燃燒速度的改變,這顆恆星膨脹成了一顆紅超巨星。Humphreys懷疑,這顆恆星可能短暫地回到了更熱的狀態,然後又膨脹到了紅超巨星階段。
“也許讓大犬座VY如此特別,如此極端,擁有這種非常複雜的噴射物的原因是,可能是它是一個第二階段的紅超巨星,”Humphreys解釋道。大犬座VY可能已經脫落了一半的質量。它可能不會像超新星那樣爆炸,而是直接坍塌成一個黑洞。
該團隊的發現出現在2021年2月4日的《天文學雜誌》上。