一個由亞利桑那大學領導的天文學家小組已經創建了一個垂死的超巨星的詳細的三維圖像。由亞利桑那大學研究人員Ambesh Singh和Lucy Ziurys領導的小組追踪了一顆被稱為大犬座VY（VY Canis Majoris）的紅超巨星周圍各種分子的分佈、方向和速度。

他們於6月13日在加利福尼亞州帕薩迪納舉行的美國天文學會第240次會議上公佈了這一發現，以前所未有的規模深入了解了伴隨著巨星死亡的過程。這項工作是與明尼蘇達大學的Robert Humphreys和英國曼徹斯特大學的Anita Richards合作完成的。

被稱為超巨星的極端超巨星非常罕見，在銀河系中只有少數幾個已知存在。這方面的例子包括獵戶座中第二亮的恆星–參宿四，以及天鵝座中的NML Cygni，也被稱為V1489 Cygni。與質量較低的恆星不同–一旦進入紅巨星階段，它們更有可能膨脹起來，但通常會保持球形–超巨星往往會經歷大量的、零星的質量損失事件，形成由弧形、團塊和結組成的複雜、高度不規則的結構。

大犬座VY–簡稱VY CMa–位於距地球約3009光年的地方，是一顆脈動的變星，位於大犬座的稍南部。根據Ziurys的說法，VY CMa橫跨10000到15000個天文單位（1AU是地球和太陽之間的平均距離），可能是銀河系中質量最大的恆星。

Ziurys說：“把它看作是打了類固醇的參宿四，”他是亞利桑那大學化學和生物化學係以及斯圖爾特天文台的聯合教授，這兩個機構都屬於理學院。“它要大得多，質量大得多，每200年左右就會發生一次劇烈的大規模噴發。”

研究小組選擇研究VY CMa，因為它是這些類型的恆星的最佳例子之一。

Ziurys實驗室的博士生Singh說：“我們對超巨星在其生命末期的表現特別感興趣。人們曾經認為這些大質量的恆星只是演變成超新星爆炸，但我們不再確定這一點。”

“如果是這樣的話，我們應該在天空中看到更多的超新星爆炸，”Ziurys補充說。“我們現在認為它們可能會悄悄地坍縮成黑洞，但是我們不知道哪些超新星會這樣結束它們的生命，也不知道為什麼會發生這種情況，以及如何發生。”

以前用NASA的哈勃太空望遠鏡和光譜學對VY CMa進行的成像顯示了明顯的弧線和其他團塊和結點的存在，其中許多從中心恆星延伸到數千澳。為了揭示超巨星結束其生命的過程的更多細節，研究小組開始追踪超巨星周圍的某些分子，並將它們映射到哈勃太空望遠鏡拍攝的塵埃的已有圖像上。

Ziurys說：“沒有人能夠為這顆恆星製作一個完整的圖像，”她解釋說，她的團隊著手了解這顆恆星脫落質量的機制，這些機制似乎與那些在生命末期進入紅巨星階段的小恆星不同。

Ziurys說：“你沒有看到這種漂亮的、對稱的質量損失，而是像巨大的子彈一樣吹過恆星的光球，向不同方向噴射質量的對流單元。這些類似於在太陽中看到的日冕弧，但要大上十億倍。”

該小組利用智利的阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列（或稱ALMA），追踪從恆星表面噴射出來的物質中的各種分子。雖然一些觀察仍在進行中，但已經獲得了氧化硫、二氧化硫、氧化矽、氧化磷和氯化鈉的初步地圖。從這些數據中，該小組構建了一個VY CMa的全球分子外流結構的圖像，其尺度包括了從該恆星噴射出的所有物質。

Singh說：“分子在包絡層中追踪弧線，這告訴我們分子和塵埃混合得很好。分子在無線電波段的發射的好處是，它們為我們提供了速度信息，而塵埃的發射則是靜態的。”

通過將ALMA的48個無線電天線移動到不同的配置中，研究人員能夠獲得關於分子的方向和速度的信息，並相當詳細地描繪出它們在超巨星包膜的不同區域，甚至將它們與不同時期的質量噴射事件聯繫起來。

Singh表示，處理這些數據需要在計算能力方面進行一些重任。他說：“到目前為止，我們已經處理了來自ALMA的幾乎一兆字節的數據，而且我們仍然收到我們必須通過的數據，以獲得可能的最佳分辨率。僅僅是校準和清理數據就需要多達2萬次的迭代，每個分子需要一兩天的時間。”

“通過這些觀測，我們現在可以把這些放在天空的地圖上，”Ziurys說。“到目前為止，只有這個巨大結構的一小部分被研究過，但是除非你看整個區域，否則你無法理解質量損失和這些大恒星是如何死亡的。這就是為什麼我們想創建一個完整的圖像。”

在美國國家科學基金會的資助下，該團隊計劃在一系列論文中發表其研究結果。