韋伯望遠鏡發現罕見的即將成為超新星的恆星

莫心海


【正見網2023年03月22日】

高清圖

圖片說明:WR 124 在韋伯太空望遠鏡的合成圖像中心非常突出,圖像結合了韋伯近紅外相機和中紅外儀器探測到WR124發出的光。在這幅清晰的紅外光圖像裡,受到強烈恆星風驅動,因而不斷擴張的氣體與塵埃,環拱著熾熱明亮的恆星沃爾夫-拉葉星124(Wolf-Rayet 124, WR 124)。圖像裡吸睛的6芒恆星,是使用韋伯太空望遠鏡的18方六角鏡面取像所造成的特徵圖案。而位在帶著尖角的天箭座方向約15,000光年遠處的WR 124,質量則是太陽的30倍以上。這顆恆星混亂、將近6光年寬的星雲,形成於銀河系大質量恆星短暫但鮮少被觀測到的演化階段。它預告了WR 124即將發生超新星死亡爆炸。而形成於擴張星雲之中、並在超新星爆炸中孑遺下來的星際塵埃碎片,會影響未來世代的恆星之形成。(圖片來源: NASA, ESA, CSA, STScI, Webb ERO Production Team)

美國航空航航天局3月14日分享了這張老化恆星的驚人照片。揭示了這顆恆星一直在噴射它的外層物質,慢慢的在它周圍形成一個打結的、分層的氣體和塵埃暈。

處於這個狀態的恆星被稱為沃爾夫-拉葉(Wolf-Rayet) 星。它是罕見的一類最亮、最大和可持續觀測時間最短的恆星之一。韋伯太空望遠鏡觀測的這顆恆星被稱為WR 124,位於天馬座(constellation Sagitta),距離我們 15,000 光年。韋伯望遠鏡以其強大的紅外線儀器看穿塵埃而提供前所未有的細節。

大質量恆星在快速通過它們的生命周期時,只有其中一些在變成超新星爆發之前會經歷一個短暫的沃爾夫-拉葉階段,這使得對這一罕見階段的詳細觀察很有價值。 Wolf-Rayet 恆星正在脫落它們的外層,從而產生它們特有的氣體和塵埃暈。恆星 WR 124 的質量是太陽的 30 倍,到目前為止已經脫落了 10 個太陽質量的物質。當噴出的氣體遠離恆星並冷卻時,形成宇宙塵埃並發出韋伯望遠鏡可探測的紅外線。

天文學家對在超新星爆炸中倖存下來的宇宙塵埃的起源非常感興趣。塵埃是宇宙運作不可或缺的一部分:它庇護正在形成的恆星,聚集在一起幫助形成行星,並作為分子形成和聚集在一起的平台——包括地球上生命的基石。儘管塵埃起著許多重要作用,但宇宙中的塵埃仍然比天文學家目前的塵埃形成理論所能解釋的要多。現在韋伯望遠鏡望遠鏡的中紅外儀器 (MIRI) 揭示了恆星周圍噴出物質的氣體和塵埃星雲的塊狀結構,為天文學家研究宇宙塵埃的細節開闢了新的可能性, 他們可以用真實數據來找出理論的缺失。

WR 124 這樣的恆星也可以幫助天文學家了解宇宙早期歷史中的一個關鍵時期。這類恆星首先在年輕的宇宙中播下了在其核心中鍛造的重元素——這些元素在當今時代很常見,包括在地球上。

韋伯對 WR 124 的詳細圖像永遠保存了W124這一段短暫、動盪的轉變時期。

參考資料:

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

背景知識:

據維基百科介紹,沃夫–瑞葉星,通常會簡寫為WR星,是一種罕見的異類恆星,具有不尋常的光譜,顯示顯著的電離氦和高度電離氮或碳的寬發射譜線。光譜表明氫已經耗盡,重元素在表面已經有很高的豐度,並且有強烈的恆星風。其表面的有效溫度在30,000K到210,000K之間,幾乎比所有其他類型的恆星都熱。它們以前被稱為W型恆星,是因為光譜為W型。

傳統(或第一星族星)的沃夫–瑞葉星是大質量恆星演化的末期,其已完全失去外層的氫,並且核融合或核心已經有較重的元素。子類型的第一星族WR星其中譜中依然顯示出氫線,稱為WNh星,它們是年輕的大質量恆星,仍然以氫為核心,氦和碳通過強烈的混合和輻射驅動的質量損失,暴露在恆星的表面。另一類型具有WR型光譜的恆星是行星狀星雲的中心恆星,後漸近巨星支恆星。當它們還在主序列上時,是與太陽相似的恆星,但現在已經停止核融合,並且脫落其大氣層,露出一顆裸露的碳氧核心。

所有的沃夫–瑞葉星都是高光度的天體,這是由於表面的高溫,行星狀星雲中心星(CSPNe)的總輻射光度是太陽的數千倍;第一星族的沃夫–瑞葉星光度是太陽的數十萬倍;WNh更高達百萬倍以上。然而,因為沃夫–瑞葉星的輻射輸出大部分都在紫外線,所以在視覺上不會特別亮眼。

肉眼可見的天社一(船帆座γ2,+1.7等),以及蒼蠅座θ(視星等5.51)和劍魚座蜘蛛星雲中已知質量最大的恆星R136a1(視星等12.23),都屬於沃夫–瑞葉星。

 

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