天文學家已經看到宇宙中最大的恆星之一轉變為罕見的恆星體,這種戲劇性的變態可能是強大的超新星爆炸的前兆,恆星會產生黑洞。
罪犯們 星星 有問題的是 WOH G64(也稱為 IRAS 04553–6825),位於 銀河系 被稱為 大麥哲倫星雲 (LMC),距離約 163,000 光年。這顆恆星大約比它大1540倍 太陽它的質量幾乎是我們恆星的 30 倍,亮度卻是驚人的 282,000 倍。 WOH G64 於 20 世紀 70 年代推出,似乎一直是一款 紅超巨星 恆星被緻密塵埃環或環麵包圍。
然而,到了2014年,這個超巨星的面貌開始改變。由雅典國家天文台的貢薩洛·穆尼奧斯·桑切斯領導的天文學家小組觀察到這顆恆星的顏色變化以及其表面溫度的相應增加。穆尼奧斯-桑切斯及其同事確定,這必定代表著一顆紅超巨星轉變為罕見的黃超巨星,這也可能意味著天文學家正在實時看到一顆恆星「死亡」。
「初始質量在 23 到 30 個太陽質量之間的恆星在演化為紅超巨星後的命運仍然不確定。在這種情況下,WOH G64 是已知最極端的紅超巨星,估計質量約為 28 個太陽質量,」穆尼奧斯-桑切斯告訴 Space.com。 「目前還不清楚這些恆星是否會像 超新星直接塌陷成 黑洞或在結束生命前從紅超巨星階段進化到黃超巨星階段。 “WOH G64 可能是這個問題的解決方案。”
該團隊的研究結果首次證明,極端恆星物體可以在一年的時間內改變其溫度並從紅色演化為黃色,而且是以一種安靜、無聲的方式。
「這尤其令人驚訝,因為恆星的快速變化通常與劇烈或突然的過程有關,」穆尼奧斯-桑切斯繼續說道。
然而,這並不是團隊對這位非凡明星的全部發現。科學家也發現 WOH G64 並不孤單。
活得快,死得早…但不只如此
與其他恆星(例如 46 億歲的中年太陽)相比,WOH G64 的年齡只有 500 萬歲,它是一個宇宙年輕人,因此它面臨生命的終結似乎在宇宙上不公平。之所以如此,是因為像這樣的大質量恆星“活得快,死得早”,比中等大小的恆星更快地燃燒核融合所需的燃料供應。
儘管所有大質量恆星的壽命都如此短暫,但這些恆星泰坦生命的最後階段卻不那麼確定。例如,並非所有紅超巨星在其核心收縮成為黃超巨星時都會脫落外層。
穆尼奧斯-桑切斯說:“黃超巨星極其罕見,因為它們代表了紅超巨星階段和最終超新星爆炸之間短暫的過渡階段。” “因此,目前已知的黃超巨星數量很少,總共只有幾十個。”
為了發生這種黃特超巨星轉變,一顆大質量恆星需要足夠強大的恆星風來去除先前脫落的恆星物質的外殼,這個過程會提高其溫度。然而,只有最明亮的紅超巨星才能引發足夠強大的物質外流,從而觸發這一瞬態階段,最終導致恆星死亡。
研究團隊還發現,這顆大恆星實際上是雙星系統的一部分,與伴星一起存在。如果主星貪婪地從其伴星中拉出物質,這會使其轉變的可能原因變得複雜。
「二元相互作用也可能在黃超巨星的形成中發揮至關重要的作用,」穆尼奧斯-桑切斯說。 “如果在雙星系統中發生質量轉移或包絡剝離,紅超巨星的包絡可能會被部分去除,可能會推動其向黃色溫度演化。”
研究人員接著解釋說,在雙星驅動的場景中,恆星的演化是由與其伴星的相互作用引起的, 二元系統 會進入一個共同的包層,一個圍繞著兩顆恆星的氣泡 出現 就像一顆紅超巨星。部分脫落這個信封就會露出兩顆星星。
「或者,即使該系統是雙星系統,這種轉變也可能是由內部恆星過程驅動的。在這種情況下,這顆恆星可能經歷了一場持續30多年的非同尋常的爆炸事件,現在正在恢復到黃色的靜止狀態,」穆尼奧斯-桑切斯補充道。 “這兩種可能性都極為罕見,而這種情況在人類規模上發生的證據幾乎是前所未有的。”
因此,研究團隊還不知道它的演化是否是 WOH G64 與其雙星伴星之間相互作用的結果,或者變態是否是恆星本身的內部。
穆尼奧斯-桑切斯解釋說:“最近的觀察表明,其他一些極端的紅超巨星也可能位於雙星系統中。” “了解這些恆星的極端特性是源於其內在本質還是源於二元相互作用,對於研究演化的大質量恆星群體、預測它們的死亡以及解釋它們產生的超新星(目前尚未完全了解的現象)至關重要。”
了解 WOH G64 的二元本質不僅是了解其壽命的關鍵,也是了解其壽命的關鍵。這些細節也是他死亡不可或缺的一部分。
恆星之間不斷的質量交換會導致它們的碰撞以及兩個組成部分的合併。然而,如果星際相互作用很弱或不存在,母星將演化為核心塌陷,最終導致超新星爆炸或完全塌縮成黑洞。穆尼奧斯-桑切斯說:「從天文學角度來看,WOH G64似乎是一個非常進化的系統,它可能『很快』就會發生核心塌縮。在這種情況下,『很快』對應的時間尺度從一百年到幾千年不等。」 「這樣的事件將是非同尋常的,在我們有生之年不太可能發生。
當然,我們甚至不確定這顆恆星是否會爆炸為超新星。 」
關於這些結果的論文於週一(2 月 23 日)發表在該雜誌上 自然。










