天文學家利用不同的分子觀察了一顆遙遠爆炸恆星的 57 個不同“面孔”，捕捉到了恆星死亡及其對其環境影響的不同畫面。這項研究可以讓我們更全面地預測大約 50 億年後太陽會發生什麼，屆時太陽將開始垂死掙扎並膨脹為一顆紅巨星，吞噬其內行星，包括地球。
使用阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列進行觀測（阿爾瑪），位於智利北部的 66 個無線電天線集合在一起，構成了現有最大的天文項目。
“通過 ALMA，我們現在可以看到垂死恆星的大氣層，其清晰度類似於我們對太陽所做的觀察，但通過數十種不同的分子視圖，”來自智利安德烈斯貝洛大學的團隊負責人 Keiichi Ohnaka 說。 陳述。 “每個分子都揭示了 W Hydrae 的不同面孔，揭示了令人驚訝的動態和復雜的環境。
“ALMA 和 VLT/SPHERE 數據的結合使我們能夠近乎實時地將氣體運動、分子化學和灰塵形成聯繫起來——這在以前是很困難的。”
不同的分子講述了關於垂死恆星的不同故事
ALMA 具有非凡的靈敏度，能夠捕捉到相當於在 6.2 英里（10 公里）外拍攝一粒米的照片，使團隊能夠看到紅巨星及其大氣層內的移動結構。這些包括“簇、弧和羽流”，它們根據所研究的分子而變化。不同的分子提供了 W Hydrae 的獨特視圖，因為 ALMA 看到的譜線（不同化學物質的光學“指紋”）在不同條件下形成。
當在這些不同的光譜線中觀察時，紅巨星膨脹到原來大小的許多倍。事實上，如果將它放置在太陽系中太陽所在的位置，它的外層將包括直到火星軌道的行星。這些延伸的區域看起來像是由中心恆星的衝擊、脈動和熱傳遞雕刻而成的雲。
ALMA觀測顯示，W Hydrae周圍的氣體運動發生了變化，靠近紅巨星中心的氣體以每小時約22,400英里（36,000公里/小時）的速度向外流動，而上層的氣體則以每小時約29,000英里（29,000英里/小時）的速度向內落下。這創造了一種不斷變化的分層流動模式，這與對流單元和脈動驅動的激波如何塑造紅巨星大氣的 3D 模型一致。
該團隊的發現中最引人注目的元素之一是發現了觀察到的分子和新生塵埃，這是將 ALMA 的發現與 VLT SPHERE 儀器收集的數據進行比較時出現的。事實上，兩組觀測的間隔時間只有九天，這使得研究小組能夠實時將氣體的化學性質與塵埃的形成聯繫起來。研究小組發現，一氧化矽、水蒸氣和一氧化鋁等分子恰好出現在 VLT 數據中看到的累積塵埃雲的位置。這表明這些化學物質直接參與塵埃顆粒的形成。
他們還發現，其他分子，如一氧化硫、二氧化硫、氧化鈦，可能還有二氧化鈦，與 W Hydrae 周圍某些區域的塵埃重疊，因此可能通過衝擊驅動的化學作用促進塵埃的形成。另一方面，氰化氫等分子被發現在恆星附近形成，但似乎並不直接參與塵埃的形成。
當像W Hydrae這樣垂死的恆星脫落其外層時，它們豐富了它們的宇宙環境或星際介質，其中的分子成為新恆星和行星的組成部分。這項對紅巨星塵埃形成和流出的研究和觀察可能有助於更好地理解 AGB 恆星如何失去質量，這是恆星天體物理學中最長未解決的問題之一。
烏普薩拉大學的團隊成員 Ka Tat Wong 表示：“AGB 恆星的質量損失是恆星天體物理學中尚未解決的最大挑戰之一。” “有了 ALMA，我們現在可以直接觀察流出開始的區域，所有衝擊、化學反應和灰塵形成相互作用的區域。W Hydrae 為我們提供了一個難得的機會，可以用真實的空間分辨數據來測試和完善我們的模型。”
W Hydrae 還可以充當科學水晶球，提供太陽命運的預覽，以及我們的恆星將如何用恆星、行星甚至生命本身的必需品來豐富我們的宇宙庭院。
該團隊的研究成果於 12 月 2 日發表在期刊上 天文學與天體物理學。
