海山二爆发的三维模型

[ 录入者:Melipal | 时间:2014-07-24 22:25:53 | 作者:Melipal | 来源:NASA | 浏览:6161次 ]

原文标题:Astronomers Bring The Third Dimension To A Doomed Star's Outburst

作者:Francis Reddy

原文来自:NASA

Posted: 2014. 7. 8

编译:Melipal   审校:数星星的猫 (编译版权所有,文章有删节,未经许可请勿转载。)

19世纪中叶,大质量双星系统——船底座海山二发生了一次爆发,期间喷出的质量至少相当于太阳的10倍,这使得该星成为天空中第二明亮的恒星。现在,一个天文学小组使用大量的新观测创造出了爆发产生的膨胀云团的第一份高分辨率3D模型。

研究小组成员、马里兰州格林贝尔特(Greenbelt)NASA戈达德太空飞行中心的NASA博士后项目研究员托马斯·马都拉(Thomas Madura)说:“我们的模型表明,这片庞大的气体尘埃壳层有着较先前假定更加复杂的起源。我们第一次看到,有证据表明,中央双星成员恒星之间的强烈相互作用在塑造如今所见的星云过程中发挥了重要的作用。”

NASA戈达德中心的天体物理学家泰德·古尔(Ted Gull)与托马斯·马都拉在讨论海山二以及他们建立的侏儒星云新模型,该星云是恒星在19世纪中叶一次爆发期间抛出的气体尘埃壳层。点击下载NASA戈达德中心科学可视化工作室的高清晰度视频(图片提供:NASA's Goddard Space Flight Center)

海山二位于南天的船底座,距离地球大约7500光年,是天文学家可以详细研究的双星系统中质量最大的一个。较小的成员星质量大约是太阳的30倍,亮度可能是太阳的100万倍。主星质量大约是太阳的90倍,能量输出大约是太阳的500万倍。两颗恒星注定都要作为壮观的超新星爆发终结一生。

在1838年到1845年间,海山二经历了反常的变化期,在此期间它的亮度暂时超过了通常全天第二亮的恒星——老人星。作为此次事件(天文学家称其为大喷发)的一部分,质量至少相当于太阳10倍,最多可能相当于太阳40倍的气体壳层被抛到了宇宙中去。这些物质形成了充斥着尘埃的双瓣状星云——侏儒星云,现在该星云长1光年,继续以每小时130万英里(210万公里)以上的速度膨胀着。

侏儒星云新的形态模型揭示出了分子氢辐射区的隆起、沟渠、洞穴以及不规则结构。隆起区看上去接近星云在可见光图像中心附近的一道尘埃缘(参见插图),但本项研究并没有发现尘埃缘的存在,因此它们是不同的结构。(图片提供:NASA Goddard;插图提供:NASA, ESA, Hubble SM4 ERO Team)

2012年3月,小组花费了两个晚上,使用欧洲南方天文台的甚大望远镜及其X-Shooter光谱仪拍摄了星云上92个单独的条带区域的近红外、可见光和紫外图像,得到了迄今最完整的光谱地图。研究者使用数据提供的空间和速度信息,建立了侏儒星云第一份高分辨率全3D模型。新的模型没有涉及先前的研究对星云对称性作出的假设。

星云的形态模型发表在《皇家天文学会月刊》杂志上,是使用近红外波段分子氢气体发出的单独一条发射线开发得出的。这种波长2.12微米的特征光线由于膨胀气体的速度以及方向不同而略略发生了位移,让小组甚至可以研究侏儒星云背向地球的区域被尘埃遮挡的部分。

研究的领导者、来自墨西哥国立自治大学恩塞纳达(Ensenada)校区的沃尔夫冈·斯蒂芬(Wolfgang Steffen)说:“接下来我们与加拿大卡尔加里(Calgary)大学的尼科·科宁(Nico Koning)合作,使用我开发的3D建模软件来处理这一切。这个软件名称就叫做‘塑形(Shape)’,它可以分析并建立星云三维运动和结构的模型,让我们可以直接与观测进行比较。”

侏儒星云3D模型的动画。(图片提供:NASA Goddard's Conceptual Image Lab)

新的塑形软件证实了先前的研究辨认出的若干特征的存在,其中包括两瓣端点明显的洞穴,还有星云中心附近在任何分子氢延展辐射下都不可见的尘埃缘(在可见光下这一结构很明显)。新的特征包括尘埃缘附近从两瓣延伸而出的奇特臂状隆起,沿两瓣弧线分布的深深沟渠,还有背向地球的一面上不规则的凹陷。

小组成员、瑞士日内瓦大学的天文学家何塞·格罗(Jose Groh)说:“我们打算借助这项研究回答的一个问题是,侏儒星云是否拥有双星系统的任何印迹。先前试图解释星云形态的研究都假设两瓣多少是相同的,沿其长轴对称。新的特征强烈表明,海山二双星之间的相互作用帮助塑造了侏儒星云的形态。”

每过5.5年,双星的轨道就会让它们靠得最近,也就是抵达近星点,此时海山二两颗庞大明亮的恒星彼此间距只相当于火星与太阳的平均距离。这两颗恒星都有着名为星风的强烈外流气体,星风持续相互作用,不过在近星点前后作用最为强烈,此时来自较小恒星较快的星风在伴星较致密的星风中挖掘出了一条通道。通道空穴的孔径角度与沟渠的长度(130度)以及臂状凸起之间的夹角(110度)相符,这说明侏儒星云可能继续携带着大喷发前后近星点相互作用的印迹。

侏儒星云3D打印模型与哈勃图像的对比。(图片提供:NASA's Goddard Space Flight Center/Ed Campion)

研究者在开发了侏儒星云的模型之后,他们又向前走了一步。他们将模型转化成了可供3D打印机使用的文件格式,并将文件与发表的论文一起公开。点击下载文件

论文的合作者、来自戈达德中心的天体物理学家西奥多·古尔(Theodore Gull)说:“现在任何可以使用3D打印机的人都可以制造这一天体属于自己的模型了。对于任何对天文感兴趣的人来说,3D打印都是绝佳的可视化工具。我认为它们对于盲人来说尤其有价值,现在他们可以去比较浮雕天文影像与真实事物精确的科学模型了。”

(全文完)

Tags:海山二 侏儒星云 三维模型

责任编辑:Melipal

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