贪吃恒星可能暗藏着行星形成的线索

[ 录入者:gohomeman1 | 时间:2016-07-03 19:47:07 | 作者:gohomeman1译 | 来源:哈勃官网 | 浏览:1412次 ]

原文标题:Gluttonous Star May Hold Clues to Planet Formation

原文作者:Elizabeth Landau

来自:哈勃官网; 发表时间:2016.6.14

翻译:gohomeman1  审校:数星星的猫(编译版权所有,未经许可请勿转载)

2016.6.14:上个世纪的1936年,天文学家发现年轻的猎户座FU星,开始从其周围的气体尘埃盘狼吞虎咽。仅仅三个月的大吃特吃,随着被吞噬物质转化为能量,这颗恒星增亮了100倍,并把周围的气体盘加热到7000K的高温(与太阳的表面温度相当,译注)。这颗恒星迄今还在吞食物质,当然速度大大放缓了。

猎户座FU变暗的示意图。大图:7.1MB,版权:NASA,研究者团队,下同。

本图形象地展示了耀星猎户座FU(FU Orionis)在1936年的最初爆发后,如何缓慢变暗。这颗年轻恒星被物质盘环绕。研究者发现,在近红外波段,它在12年间变暗了13%,图像左侧相当于2004年的较亮画面;右侧则是2016年的较暗画面。研究报告发表于2016.6在加利福尼亚州圣迭戈市举行的全美天文学大会上。

以下信息来自 NASA 的 SOFIA官网、Spitzer官网,链接:http://www.nasa.gov/feature/jpl/gluttonous-star-may-hold-clues-to-planet-formation

在类太阳恒星群中,此类增亮属于特别极端事件,并可能暗示着恒星和行星的形成过程。受到强烈烘烤的物质盘,很可能会改变其化学成分;直到某天,已经永久改变的物质将变为行星。

马里兰州巴尔的摩市太空望远镜科研所(STScI)的项目科学家乔尔·格林(Joel Green)解说:“通过研究猎户座FU系统,我们就能见识太阳系的绝对幼年时代。我们自己的太阳可能也经历过类似的增亮阶段,这对地球和其他行星的形成,是决定性的环节。”

猎户座FU位于猎户座天区,离地球约1500光年。光学观测表明,自从1936年爆发以来,它正逐渐变暗。但格林团队希望知道恒星与其周围物质盘(拱星盘)的更多信息。恒星是否还在胡吃海塞?它的化学组分是否有变化?恒星何时将恢复爆发前的光度?

要回答这些问题,科学家需要在红外波段观测恒星的亮度,因为比可见光更长的红外光更能提供温度信息。

格林和他的团队比较了该系统的2批次红外观测数据:2004年的数据由美国宇航局(NASA)的斯皮策(Spitzer)红外空间望远镜获得,而2016年数据则由NASA的平流层红外天文台(SOFIA,索菲亚)获得。SOFIA是全球最大的机载天文台(安装在一架波音747上,译注),由NASA和德国航天中心共同运营,主要提供斯皮策不再能实现的中远红外波段观测(Spitzer的制冷剂已经耗尽,当前观测能力已不如从前,译注)。SOFIA的本项数据由望远镜系统的暗天体红外相机(FORCAST)提供。

格林继续解释:“通过比较两个望远镜相隔12年收集的数据,我们获得了恒星行为随时间改变的独特视角。” 在本周于加利福尼亚州圣迭戈市举行的全美天文学大会上,他公布了研究成果。

借助这些红外数据以及其他历史观测数据,研究者发现猎户座FU在其最初的爆发事件后,仍是一条贪吃蛇:在过去的80年中,它吞下了18个木星质量的物质。

研究团队分析了由SOFIA提供的当前测量数据,发现自从Spitzer观测的12年来,来自猎户座FU的总体可见光和红外光能量,大约减少了13%。研究者判断,其减少的辐射在红外短波段,而不是长波段。这也意味着,在拱星盘中较冷物质相对不变的情况下,相当于13%的最热物质已经消散。

格林接着说:“最热气体的减少,意味着恒星吞吃了盘面的最内部分,而盘面的剩余部分在12年中基本保持不变。这个结果与计算机模拟相符,但这是我们首次证实理论与观测一致。”

天文学家预言——部分基于最新观测结果,猎户座FU将在最近的几百年内吃光热气体“点心”。到那时,这颗恒星就会恢复到1936年爆发前的亮度。科学家尚未知晓,它爆发前的状态,以及是什么引发了这轮饕餮盛宴。

格林接着解说:“物质落入恒星就像从一条缓慢掐断的水管中注水,终将无水可用。”

假如太阳也发生过类似于1936年的猎户座FU爆发事件,就能解释为何火星上某些元素的丰度,比地球还大。一次突发的100倍增亮事件(相当于5个星等),将改变拱星盘靠近恒星部分的化学组分,但是更远的区域就基本不受影响。因为火星形成的区域更远,其形成物质没有像地球区域那样被加热过。

猎户座FU仅有几十万岁,就恒星的一生而言,完全处于幼齿阶段。自从1936年爆发以来80年的逐渐变暗期,就极为漫长的恒星生命来说,只是短短一瞬。但是,这一瞬间却恰好发生在天文学家能观测的时代。

报告合作者、加利福尼亚州帕萨迪纳市加州理工学院的红外分析处理中心(IPAC)研究学者Luisa Rebull总结发言:“整个行星盘竟然能在如此短的时段中明显改变——以人类的时间尺度来衡量,实在太惊人了!”

格林团队计划使用将于2018年发射的NASA詹姆斯·韦伯红外空间望远镜(JWST)获取更多的猎户座FU吞食现象细节。SOFIA具有高精度的中红外光谱仪和远红外科学仪器,JWST计划拥有的近、中红外能力恰好形成补充。Spitzer预期继续在红外波段探索宇宙,而在2019年初,三大望远镜将能联手实施开创性科学调查。

位于加州帕萨迪纳市的NASA喷气推进实验室(JPL),为NASA管理斯皮策红外空间望远镜;其科学操作由加州理工学院(Caltech)的斯皮策科学中心负责;探测器的运营由科罗拉多州小石城的洛克希德马丁(Lockheed Martin)太空系统公司实施。加州理工学院为NASA代管JPL,其属下的IPAC的红外科学数据库房负责数据存档。

SOFIA是美国宇航局(NASA)和德国航天中心(DLR)的合作项目,飞行基地位于加州棕榈谷(Palmdale)的NASA阿姆斯特朗(Armstrong,强力手臂?)飞行研究中心。NASA位于加州墨菲特场的埃姆斯(Ames)研究中心负责管理SOFIA的科学和任务操作,并与下列2家机构合作:马里兰州哥伦比亚市的全美大学空间研究协会(USRA)总部、德国斯图加特大学的德国SOFIA协会(DSI)。

安装在一架改装的波音747上的SOFIA。由于地球大气中水汽的吸收,中远红外观测需要在平流层或更高的大气中进行。当然太空更好,但成本太高,而且极难维护。

Tags:SOFIA Spitzer 猎户座FU

责任编辑:gohomeman1

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