发现海山二的河外孪生兄弟

[ 录入者:Melipal | 时间:2016-01-23 21:46:21 | 作者:Melipal 译 | 来源:NASA | 浏览:1622次 ]

原文标题:NASA's Spitzer, Hubble Find "Twins" of Superstar Eta Carinae in Other Galaxies

作者:Francis Reddy   原文来自:NASA   Posted: 2016. 1. 6

编译:Melipal    审校:Linq (编译版权所有,未经许可请勿转载。)

海山二(船底座η星)是10000光年之内最明亮也是质量最大的恒星系统,它最著名的是在19世纪中叶发生的一场巨型喷发,期间将至少10倍于太阳质量的物质抛入宇宙空间。这层膨胀的气体尘埃帷幕至今仍包裹在海山二四周,这使得它成为银河系中已知唯一的同类天体。现在一项研究使用NASA的斯皮策和哈勃空间望远镜的数据存档,第一次在其他星系中发现了5个特性类似的天体。

这项研究的领导者、来自马里兰州格林贝尔特(Greenbelt)NASA戈达德太空飞行中心的博士后鲁巴伯·汗(Rubab Khan)说:“质量最大的恒星永远都是很稀有的,但是它们对宿主星系的化学和物理演化会带来巨大的影响。”这些恒星会形成大量对生命至关重要的化学元素,并将其散布出去。最终它们将作为超新星爆发。

海山二位于南天的船底座,距离我们大约7500光年,它的亮度是太阳的500万倍。这个双星系统拥有两颗大质量成员星,它们在紧凑的5.5年周期轨道上运行。天文学家估计,较重的恒星质量约合太阳的90倍,而较小的伴星质量超过了太阳30倍。

19世纪40年代海山二的巨型喷发形成了翻腾的侏儒星云(上图是哈勃空间望远镜拍摄的照片),并让这对双星化作银河系中的一个独特天体。天文学家尚不清楚喷发的成因。在其他星系中发现疑似的海山二孪生兄弟,这将帮助天文学家更好地认识大质量恒星生命中这个短暂的阶段。图片提供:NASA, ESA, and the Hubble SM4 ERO Team

海山二是研究大质量恒星最近的实验室之一,自19世纪40年代的喷发以来,它就成了一个独特的天体试金石。为了了解喷发发生的原因及其同大质量恒星演化的关联,天文学家需要额外的样本。捕获身处大规模喷发短暂余波阶段的罕见恒星,在难度上无异于大海捞针。在汗的研究之前,人们还没有发现过类似海山二的天体。

研究的合作者、来自哥伦布市(Columbus)俄亥俄州立大学的天文学教授克里斯托弗·斯坦尼克(Krzysztof Stanek)说:“我们知道在宇宙中存在这种天体。问题在于弄清如何去寻找它们,还有坚持寻找。”

汗与来自俄亥俄州立大学的斯科特·亚当斯(Scott Adams)和克里斯托弗·斯坦尼克,还有来自戈达德中心的乔治·索尼伯恩(George Sonnebor)合作,找到了一种光学和红外指纹,可以辨认出可能的海山二孪生兄弟(简称“孪生η”)。

在大质量恒星抛出的气体中会形成尘埃。这样的尘埃会减暗恒星的紫外与可见光辐射,但会吸收能量,并将其作为波长更长的中红外热辐射再发射出去。汗解释说:“凭借斯皮策,我们看到了从3微米开始的亮度持续增长,并在8到24微米之间达到峰值。通过将红外辐射与哈勃可见光图像中的减暗作比较,我们可以确定出这里存在多少尘埃,并将其与海山二周围的尘埃数量对比。”

在2012年到2014年间对7个星系进行的巡天并没有找到孪生η,这说明了此类天体的罕见程度。然而期间他们确实辨认出了一类存在科学价值的恒星,它们的质量没有那么高,也没有那样明亮,这说明如果类似海山二的恒星确实存在的话,他们的搜索方法是足够灵敏的。

邻近的旋涡星系M83是已知拥有2个潜在孪生海山二的唯一星系。这张哈勃空间望远镜宽视场照相机3拍摄的照片展示了一个闪耀着新生恒星的星系。高产星率增大了发现新近发生海山二式喷发的大质量恒星的机会。下方的插图将哈勃的数据放大,给出了M83中孪生η的位置。图片提供:NASA, ESA, the Hubble Heritage Team (STScI/AURA) and R. Khan (GSFC and ORAU)

在2015年进行的后续巡天中,小组在1500万光年外的M83星系中发现了两个候选的孪生η,并在距离地球1800万到2600万光年的NGC 6946、M101与M51中各发现了一个。这5个天体的可见光和红外特性与海山二接近,这说明它们都很可能拥有一个埋藏在5到10倍太阳质量的尘埃中的大质量恒星。进一步的研究将让天文学家更精确地确定它们的物理特性。这些发现发表在2015年12月20日的《天体物理学报通信》杂志上。

通过比较各个后选源的红外和可见光亮度,研究者在4个星系中发现了疑似的孪生η。来自NASA斯皮策空间望远镜的红外图像揭示出了恒星周围温热尘埃的存在。将这一信息与哈勃的仪器测量到的可见光和近红外亮度作比较,小组辨认出了类似海山二的候选天体。上:斯皮策望远镜IRAC仪器拍摄的3.6埃孪生η候选体照片。下:哈勃的仪器对同一辐射源拍摄的800纳米图像。图片提供:NASA, ESA, and R. Khan (GSFC and ORAU)

NASA预定于2018年底发射的詹姆斯·韦布空间望远镜将携带一台尤其适合这些恒星后续研究的仪器。它的中红外仪器(MIRI)角分辨率是斯皮策载荷的10倍,而且在孪生η辐射最强的波段最为灵敏。参与韦布望远镜运营的NASA任务科学家索尼伯恩说:“结合韦布的大型主镜,MIRI将让天文学家更好地研究这些罕见的恒星实验室,并寻找恒星演化这个迷人阶段的额外资源。”韦布的观测将用于证实这些孪生η是否是海山二真正的近亲。

斯皮策空间望远镜由加州帕萨迪那(Pasadena)的NASA喷气推进实验室管理。设在帕萨迪那加州理工学院的斯皮策科学中心管理着望远镜的科研运转。

哈勃空间望远镜是NASA与欧洲空间局之间的国际合作项目。NASA的戈达德太空飞行中心管理着这架望远镜。马里兰州巴尔的摩市(Baltimore)的空间望远镜研究所(STScI)负责哈勃的科研运转。华盛顿特区的联合大学天文学研究机构为NASA管理着STScI。

更多关于斯皮策的信息请访问:http://www.nasa.gov/spitzer

更多关于哈勃的信息请访问:http://www.nasa.gov/hubble

(全文完)

Tags:海山二 大质量恒星

责任编辑:Melipal

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