巨變中的宇宙:內外反轉的行星狀星雲揭秘恆星的迴光返照過程

蕭路

【正見新聞網2018年08月13日】


圖:Hubi 1多波段觀測圖。Credit: Martín Guerrero et al/Nature Astronomy

2018年8月6日,由西班牙安達盧西亞天文研究所(Instituto de Astrofísica de Andalucía)的Martín Guerrero博士領導的研究組在《自然》雜誌子刊《自然天文》上發表論文,發現了一個奇特的內外反轉的行星狀星雲,並指出這可能是一顆恆星在徹底消亡前的迴光返照過程造成的。

目前的恆星演化理論認為,當恆星能量耗盡的時候,大質量恆星一般會爆炸成為超新星,而其核心部分則坍縮成中子星。對於小到中等質量恆星,比如太陽,其自身的外層電離氣體將脫離恆星形成行星狀星雲,而核心部分則會坍縮成白矮星。在這個過程中,有大約五分之一的恆星還可能經歷一個迴光返照過程,即通過引力將部分外層電離氣體拽回恆星內部,並利用這些能量繼續燃燒一段時間。之後恆星就會噴出一些塵埃物質並坍縮成為白矮星。但是這個迴光返照過程對比恆星的壽命時間很短,目前鮮有觀測實例。

這次新發現的行星狀星雲很可能就是一個迴光返照的恆星造成的。這個星雲名稱為Hubi 1,距離地球較近,約19000光年。一般而言,行星狀星雲更靠近中心恆星的氣體會在輻射作用下大量電離,而外側氣體則電離較少。而Hubi 1卻非常奇特,離中心越遠的氣體電離程度越高,就像是一個內外反轉的行星狀星雲。同時,利用歷史數據,研究者發現在過去的46年內,星雲亮度下降了10000倍,而溫度卻基本持平。這兩個現象都非常令人費解。研究者於是假定很可能中心恆星經歷了一個迴光返照的過程,從而噴發出來的塵埃降低了輻射。通過分析中心恆星光譜,研究者發現了非常強的碳元素和氧元素吸收譜。

這個發現證實了研究者的猜想,因為中心恆星在迴光返照過程中可能噴發了大量富碳塵埃,從而擋住了恆星的輻射。失去了恆星的輻射,星雲內側氣體在塵埃作用下電離程度下降,並且星雲的亮度也大幅下降。

研究者還發現星雲中心恆星和太陽質量相似。因此,研究者認為當太陽進入其消亡階段,很可能也會經歷類似的迴光返照過程。宇宙中任何物質都有著成住壞滅的過程。這項新發現增加了我們對恆星消亡過程的認識。同時,它也表明了在離地球較近的星際空間中的新舊更替的過程。

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