圖片說(shuō)明：美國宇航局（National Aeronautics and Space Administration，NASA）的哈勃望遠鏡拍攝的可見(jiàn)光圖像，圖中顯示了銀河系里一顆特別亮的恒星，周?chē)h(huán)繞著(zhù)扁平的圓形氣體盤(pán)。氣體盤(pán)在氮離子光中閃閃發(fā)亮。中間的恒星綽號“小淘氣1號”（Nasty 1），取自它的類(lèi)別名稱(chēng)（NaSt1）?？茖W(xué)家認為小淘氣1號是沃爾夫—拉葉星，也就是大質(zhì)量、快速發(fā)展的恒星，它的重量是太陽(yáng)的10倍以上。這顆恒星正在迅速流失外圍的氫，隨之裸露出內部燃燒著(zhù)的氦核，它的溫度和亮度都超高?？茖W(xué)家還認為小淘氣1號有顆伴星，它們之間的相互引力作用可能產(chǎn)生了氣體盤(pán)。兩顆星星都被氣體盤(pán)中的氣體和灰塵層層覆蓋。哈博望遠鏡的觀(guān)測結果顯示小淘氣1號正在減重，它把部分質(zhì)量分給了伴星，部分流向太空，形成了氣體盤(pán)。整個(gè)結構范圍遼闊，大約有2萬(wàn)億英里寬。氣體盤(pán)遍布著(zhù)團狀結構，因此天文學(xué)家認為氣體會(huì )零星斷續地爆發(fā)。中間左側的結點(diǎn)是團異常明亮的氣體。圖像被改成藍色，以便突出氣體盤(pán)中的細節。結果讓天文學(xué)家大吃一驚，他們發(fā)現了扁平的盤(pán)形結構，而這個(gè)結構從未出現在銀河系的沃爾夫—拉葉星周?chē)?。這顆恒星可能代表了大質(zhì)量恒星演化過(guò)程中的短暫過(guò)渡。小淘氣1號系統距地僅有3000光年。以上是3號寬視場(chǎng)相機在2013年4月取得的觀(guān)測數據。圖片來(lái)源：NASA, ESA, and J. Mauerhan (University of California, Berkeley)
天文學(xué)家通過(guò)哈勃望遠鏡獲得了新發(fā)現，他們找到的線(xiàn)索指向一顆大質(zhì)量并迅速衰老的恒星，它的特征在銀河系中是獨一無(wú)二的。這顆恒星太過(guò)奇特，天文學(xué)家都叫它“小淘氣1號”，這個(gè)綽號取自它的類(lèi)別名稱(chēng)NaSt1。這顆恒星可能代表了大質(zhì)量恒星演化過(guò)程中的短暫過(guò)渡。
小淘氣1號發(fā)現于幾十年前，是一顆沃爾夫—拉葉星，它發(fā)展迅速，質(zhì)量遠遠大于太陽(yáng)。這顆恒星正在迅速流失外圍的氫，隨之裸露出內部燃燒著(zhù)的氦核，其溫度和亮度都超高。
但小淘氣1號并不像典型的沃爾夫—拉葉星。天文學(xué)家以為會(huì )觀(guān)測到從恒星兩側流出的兩團氣體，也許類(lèi)似于大質(zhì)量恒星船底座伊塔星（Eta Carinae）的氣體，船底座伊塔星可能是沃爾夫—拉葉星。然而，觀(guān)測結果是環(huán)繞著(zhù)恒星的扁平狀氣體盤(pán)。氣體盤(pán)的范圍很大，約為2萬(wàn)億英里寬，可能由恒星外圍的不可見(jiàn)伴星產(chǎn)生。根據目前的推測，恒星周?chē)男窃苾H有幾千歲，距地也僅有3000光年。
加州大學(xué)伯克利分校（University of California，Berkeley）的Jon Mauerhan領(lǐng)導本研究，他說(shuō)：“盤(pán)狀結構令人激動(dòng)，因為它可能證明了雙星互動(dòng)產(chǎn)生沃爾夫—拉葉星。星系中正在發(fā)生這種過(guò)程的很少，因為它很短，也許只能持續幾十萬(wàn)年，而它產(chǎn)生的盤(pán)狀物只在幾萬(wàn)年或更短的時(shí)間內可見(jiàn)?！?/p>
按照團隊的理論，大質(zhì)量恒星發(fā)展地很快，當氫流失殆盡以后，它會(huì )膨脹起來(lái)。它與外圍氫殼的結合會(huì )變得更加松動(dòng)，很容易被引力剝離，或被附近的伴星吞噬。這個(gè)過(guò)程中，密度更高的恒星會(huì )增加質(zhì)量，而大質(zhì)量恒星則會(huì )失去氫殼，破露出氦核并成為沃爾夫—拉葉星。
沃爾夫—拉葉星的另一種形成方式是大質(zhì)量恒星用帶電粒子的強恒星風(fēng)吹走自己的氫殼。帶有伴星的雙星反應模型會(huì )獲得牽引，因為天文學(xué)家發(fā)現至少70%的大質(zhì)量恒星都在雙星系統中。直接的質(zhì)量損失也不能完全解釋星系中沃爾夫—拉葉星的數量與其他進(jìn)化較少的大質(zhì)量恒星有關(guān)。
本研究論文的另一位作者亞利桑那大學(xué)（University of Arizona）的Nathan Smith說(shuō)道：“我們發(fā)現傳統的恒星風(fēng)理論也很難解釋所有的沃爾夫—拉葉星，因為質(zhì)量損失并沒(méi)有我們想象的那么嚴重。雙星系統中的質(zhì)量交換似乎對沃爾夫—拉葉星和它產(chǎn)生的超新星非常重要，捕捉這個(gè)短暫時(shí)期中的質(zhì)量交換能幫助我們理解整個(gè)過(guò)程?！?/p>
然而質(zhì)量交換在龐大的雙星系統中并不總是有效。部分剝離的物質(zhì)會(huì )在動(dòng)力和引力的斗爭中散落在兩顆恒星的中間，這就在雙星周?chē)a(chǎn)生了一個(gè)盤(pán)狀物。
Mauerhan說(shuō)：“我們認為小淘氣1號就符合這個(gè)情況，且認為星云中埋藏著(zhù)一顆沃爾夫—拉葉星，而且星云是在質(zhì)量交換過(guò)程中產(chǎn)生的。所以這種草率的恒星相噬其實(shí)讓小淘氣名副其實(shí)?！?/p>
Jason Nassau和Charles Stephenson在1963年首次發(fā)現了這個(gè)類(lèi)別，這個(gè)類(lèi)別的名稱(chēng)NaSt1就取自這兩位發(fā)現者姓氏的頭兩個(gè)字母。
觀(guān)測到小淘氣1號非常困難。整個(gè)系統被氣體和灰塵層層包裹，哈勃望遠鏡都觀(guān)測不到內部的恒星。因此團隊無(wú)法測量每個(gè)恒星的質(zhì)量、它們之間的距離或分到伴星的物質(zhì)總量。
以前對小淘氣1號的觀(guān)測提供了一些關(guān)于盤(pán)狀物中氣體的信息。比如說(shuō)，這些物質(zhì)在外圍星云中的移動(dòng)速度約為每小時(shí)22,000英里，比類(lèi)似的恒星更慢。相對較慢的速度說(shuō)明恒星排出物質(zhì)的方式比較溫和，不是像船底座伊塔星那樣的爆炸，那種情況下氣體的移動(dòng)速度是每小時(shí)幾十萬(wàn)英里。
小淘氣1號還可能在零星斷續地排出物質(zhì)。過(guò)去的紅外線(xiàn)研究證明，非?？拷行暮阈堑奈恢糜袌F小型高溫灰塵。Mauerhan和他的同事在最近的觀(guān)測中使用了智利拉斯坎帕納斯天文臺（Las Campanas Observatory）的麥哲倫望遠鏡（Magellan telescope），他們發(fā)現了更大團的低溫灰塵，可能間接散射中心恒星的光。低溫灰塵證明它的形成很晚，兩個(gè)恒星風(fēng)在不同位置相撞時(shí)可能?chē)姵鲐S富的化學(xué)物質(zhì)，這些物質(zhì)隨之混合、流走并冷卻。風(fēng)力強度或伴星剝離主星氫殼速度的零星變化也可能是團狀結構和盤(pán)狀物遠端間隙的形成原因。
為了測量每個(gè)恒星的超音速風(fēng)，天文學(xué)家又轉向錢(qián)德拉X射線(xiàn)天文臺（Chandra X-ray Observatory）。觀(guān)測發(fā)現了灼熱的等離子，這說(shuō)明兩顆恒星的風(fēng)確實(shí)相互碰撞，并且產(chǎn)生了在X光下發(fā)亮的高能量沖擊。這些結果符合天文學(xué)家從其它沃爾夫—拉葉星觀(guān)測到的結果。
混亂的質(zhì)量交換會(huì )在沃爾夫—拉葉星耗盡物質(zhì)后結束。盤(pán)狀物中的氣體會(huì )最終消散，然后我們就能清楚地看到雙星系統。
Mauerhan說(shuō)道：“雖然恒星采取哪種進(jìn)化方式還不一定，但一定非常有趣。小淘氣1號可演化為另一個(gè)船底座伊塔星系統。為了實(shí)現這個(gè)結果，增加質(zhì)量的伴星可能會(huì )經(jīng)歷一場(chǎng)大爆發(fā)，這是因為從剛形成的沃爾夫—拉葉星獲得的物質(zhì)有不穩定性?；蛘?，沃爾夫—拉葉星會(huì )爆炸變成超新星。恒星合并是另一個(gè)可能的結果，這取決于系統的軌道演化。未來(lái)可能充滿(mǎn)各種可能，決定因素是恒星是否爆炸或質(zhì)量交換持續多久，以及交換結束后恒星的壽命?！保茖W(xué)之家，譯審：HH Lang）
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