?

文章簡介：盡心盡力16年的探索，終于解釋了恒星缺失環(huán)節(jié)的奧秘。它和星系繞有類似，它是一個巨大的微弱氣體團(tuán)，其中心有一顆恒星，并且其中含有大量高能粒子。猶如一只大眼睛。

藍(lán)色環(huán)星云是由兩個膨脹的錐形氣體組成，這些氣體由恒星合并后噴射到空間中。隨著氣體的冷卻，它形成了氫分子，氫分子與星際空間中的粒子產(chǎn)生碰撞，從而使氫分子們放射出遠(yuǎn)紫外線。我們用肉眼是無法看到這樣的色彩的，但這里顯示為藍(lán)色。

美國航天局/JPL-加州理工學(xué)院/M: NASA/JPL-Caltech/M. Seibert（卡內(nèi)基科學(xué)研究所）/K. Hoadley(加州理工學(xué)院)/GALEX團(tuán)隊

令科學(xué)家困惑了十多年的藍(lán)色環(huán)星云，似乎是兩顆已知的恒星合二為一的最年輕例子

?

2004年，美國宇航局（NASA）的科學(xué)家們通過GALEX星系演化探測器在銀河系中發(fā)現(xiàn)了一個他們之前所從未見過的物體：一個大而微弱的氣狀球體，并且在其中心有一顆恒星存在。在GALEX的圖像中，這個小球是藍(lán)色的，雖然它實際上并沒有發(fā)出人眼可見的光。因為在接下來的的觀測中，發(fā)現(xiàn)有一個厚的環(huán)狀結(jié)構(gòu)在它的內(nèi)部。所以團(tuán)隊給它起了個綽號叫 "藍(lán)色環(huán)星云"。在接下來的16年里，他們用多臺地基和天基望遠(yuǎn)鏡對它進(jìn)行了研究。但了解得越多，它看起來就越神秘。

11月18日發(fā)表于《自然》在線雜志上的一項新研究可能對這一案例的研究有了新的突破。通過使用尖端的理論模型將已收集的，關(guān)于這個天體的大量數(shù)據(jù)中應(yīng)用于其中，作者認(rèn)為這個星云，也就是太空中的一團(tuán)氣體，很可能是由兩顆恒星的碎片組成的，由于這兩顆恒星發(fā)生了碰撞并合并，所以成了一顆恒星。

藍(lán)色環(huán)星云是由兩個空心的圓錐狀碎片云組成，它們以相反的方向遠(yuǎn)離中心恒星。并且其中一個圓錐體的底部幾乎是直接朝地球方向移動的。因此，天文學(xué)家在觀察這個星云時，會看到兩個部分重疊的圓環(huán)。

資料來源：Mark Seibert

雖然恒星系統(tǒng)的合并被認(rèn)為是相當(dāng)常見的，但它們在形成后幾乎無法立即進(jìn)行研究，因為它們會被碰撞所產(chǎn)生的碎片掩蓋。一旦碎片散去，至少是在幾十萬年以后了，那時它們會變得很難辨認(rèn)，因為它們會變的很像非合并的恒星。藍(lán)色環(huán)星云似乎是缺失的環(huán)節(jié)：天文學(xué)家會在合并后幾千年才看到這個恒星系統(tǒng), 并且合并的證據(jù)仍然很多. 它似乎是現(xiàn)階段第一個已知的合并恒星系統(tǒng)的案例。

GALEX在2003年至2013年間，由美國航天局（NASA）位于南加州的噴氣推進(jìn)實驗室管理設(shè)計，其運行目的是通過對其他星系中的年輕恒星數(shù)量進(jìn)行普查，幫助研究整個宇宙大部分地區(qū)的恒星形成歷史。為此，該任務(wù)同時觀測了近紫外光（波長比可見光稍短）和遠(yuǎn)紫外光。GALEX所看到的大多數(shù)天體都放射出近紫外光（在GALEX圖像中以黃色表示）和遠(yuǎn)紫外光（以藍(lán)色表示），但藍(lán)色環(huán)星云卻與眾不同，因為它只發(fā)出了遠(yuǎn)紫外光。

這個天體的大小類似于超新星遺跡，例如當(dāng)一顆巨大的恒星耗盡燃料并爆炸時形成的，或者是太陽大小的恒星的膨大殘骸，也就是行星星云。但藍(lán)色環(huán)星云的中心有一顆活的恒星。更重要的是，超新星殘骸和行星星云一般會在紫外線范圍外輻射出多種光波長，而進(jìn)一步的研究表明，藍(lán)色環(huán)星云則沒有。

幽靈星球

2006年，GALEX團(tuán)隊用加州圣地亞哥縣帕洛瑪天文臺的200英寸（5.1米）海爾望遠(yuǎn)鏡觀察了這個星云，然后又用夏威夷凱克天文臺的更強(qiáng)大的10米（33英尺）望遠(yuǎn)鏡觀察了這個星云。他們發(fā)現(xiàn)了更多有關(guān)在星云沖擊波的證據(jù)，表明了組成藍(lán)色環(huán)星云的氣體確實是被中心恒星周圍的某種劇烈事件所驅(qū)逐。凱克的數(shù)據(jù)同時表明了這顆恒星正在將大量的物質(zhì)拉到其表面。但是這些物質(zhì)是從哪里來的呢？

卡內(nèi)基科學(xué)研究所的天體物理學(xué)家、管理JPL的加州理工學(xué)院GALEX團(tuán)隊成員馬克·塞伯特說："在相當(dāng)長的時間里，我們認(rèn)為也許有一顆質(zhì)量是木星數(shù)倍的行星被恒星撕碎，同時它將所有的氣體從系統(tǒng)中排出去。"。

（圖解：NEOWISE mission。圖源：NASA）

?

但是團(tuán)隊想要獲得更多的數(shù)據(jù)。2012年，GALEX團(tuán)隊利用美國宇航局的廣域紅外巡天探測者（WISE）進(jìn)行了首次全天空調(diào)查，這是一個用紅外光研究天空的太空望遠(yuǎn)鏡，GALEX團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)了一個緊密圍繞恒星運行的塵埃盤。(WISE在2013年作為尋找小行星的NEOWISE任務(wù)重新啟動。)來自其他三個紅外觀測站的檔案數(shù)據(jù)，包括美國宇航局的斯皮策空間望遠(yuǎn)鏡，也發(fā)現(xiàn)了這個圓盤。這一發(fā)現(xiàn)并沒有排除有一顆行星也在圍繞恒星運行的可能性，但最終團(tuán)隊會證明，這個圓盤和排入太空的物質(zhì)來自于比巨型行星都要大的東西。在這之后，2017年，德克薩斯州霍比-埃伯利望遠(yuǎn)鏡上的宜居帶行星探測儀證實了并沒有緊湊的物體圍繞恒星運行。

發(fā)現(xiàn)藍(lán)色環(huán)星云十多年后，該團(tuán)隊通過四臺空間望遠(yuǎn)鏡、四臺地基望遠(yuǎn)鏡、追溯到了1895年的恒星歷史觀測（以尋找其亮度隨時間的變化），并在公民科學(xué)家的幫助下，通過美國變星觀測者協(xié)會（AAVSO）收集到了關(guān)于該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。但是，他們?nèi)匀徊恢朗鞘裁串a(chǎn)生了星云。

星際偵查

凱里·霍德利在2017年開始與GALEX科學(xué)團(tuán)隊合作，"這個小組已經(jīng)有點撞墻了"，凱里·霍德利指在藍(lán)環(huán)星云的研究上。但加州理工學(xué)院的天體物理學(xué)家Hoadley被這個天體及其奇異的特征所吸引，所以她接受了試圖解開這個謎團(tuán)的挑戰(zhàn)。似乎解決方案很可能不是來自于對該系統(tǒng)的更多觀測，而是來自于對現(xiàn)有數(shù)據(jù)的意義進(jìn)行前沿理論推測。于是加州理工學(xué)院GALEX的首席研究員克里斯·馬丁向哥倫比亞大學(xué)的布萊恩·梅茨格求助。

作為一名理論天體物理學(xué)家，梅茨格制作了宇宙現(xiàn)象的數(shù)學(xué)和計算模型，這些模型可用于預(yù)測這些現(xiàn)象的外觀和行為。他專門研究宇宙合并以及各種物體之間的碰撞，無論是行星和恒星還是兩個黑洞，他都研究。有了梅茨格的加入和胡德利的指導(dǎo)，工作進(jìn)展很快。

"不僅僅布萊恩可以解釋我們看到的數(shù)據(jù)，基本上在他看到之前預(yù)測到了我們所觀察到的東西，"霍德利說。"他會說，'如果這是一個恒星合并，那么你應(yīng)該看到X，'這就像是的，'是的！我們看到了！'"

研究小組指出，這個星云是一個相對新的恒星合并的產(chǎn)物，它很可能發(fā)生在：一顆與我們的太陽相似的恒星和另一顆只有其十分之一大小的恒星之間（或約為木星質(zhì)量的100倍）。在生命即將結(jié)束的時候，這顆類似太陽的恒星開始膨脹，并逐漸靠近它的同伴。最終，這顆較小的恒星陷入了向下的漩渦，向著它較大的同伴前進(jìn)。途中，較大的恒星將較小的恒星撕開，不斷將自己包裹在一圈碎片中，最終將較小的恒星完全吞噬。

這是導(dǎo)致藍(lán)環(huán)星云形成的劇烈事件。恒星的合并向空間發(fā)射了一團(tuán)熱碎片，被氣體盤又切成兩半。于是形成了兩個圓錐狀的碎片云，它們的基部以相反的方向遠(yuǎn)離著恒星，并隨著向外移動而逐漸變寬。其中一個圓錐體的底部幾乎直接朝向地球，另一個則幾乎直接遠(yuǎn)離。因為它們太微弱了，無法單獨看到，但錐體重疊的區(qū)域（從地球上看）則形成了GALEX觀測到的中央藍(lán)色環(huán)。這也是為什么我們觀測到的星云是環(huán)狀的原因。

千年過去了。膨脹的碎片云冷卻后形成了分子和塵埃，其中包括與星際介質(zhì)碰撞產(chǎn)生的氫分子，星際介質(zhì)是原子和高能粒子的稀疏集合，充斥了恒星之間的空間。碰撞激發(fā)了氫分子，使它們以特定波長的遠(yuǎn)紫外光輻射。隨著時間的推移，這種光芒變得越來越明亮，足夠讓GALEX能夠發(fā)現(xiàn)并看見它們。

在我們的銀河系中，恒星合并的頻率大約是每10年一次，所以，這也意味著我們在天空中看到的相當(dāng)多的恒星曾經(jīng)有可能都是兩顆。

"我們看到很多雙星系統(tǒng)可能將在某一天合并，我們認(rèn)為我們已確定了可能在數(shù)百萬年前合并的恒星。但我們幾乎沒有任何關(guān)于這中間發(fā)生的數(shù)據(jù)，"梅茨格說。"我們認(rèn)為在我們的銀河系中可能有很多年輕恒星合并的殘余，藍(lán)環(huán)星云會向我們展示它們的樣子，這樣，我們就可以識別更多合并的恒星。"

這是一個16年謎團(tuán)的結(jié)論，也是恒星合并研究新篇章的開始。

"我們十分驚訝于GALEX能夠找到這個我們沒有尋找的到的微弱的物體，但這變成了天文學(xué)家認(rèn)為非常有趣的東西，"塞伯特說。"這只是強(qiáng)調(diào)一遍，當(dāng)你以新的波長或新的方式觀察宇宙時，你會發(fā)現(xiàn)你從未想象過的東西。"

美國加州理工學(xué)院JPL部門為美國航天局科學(xué)任務(wù)局管理GALEX任務(wù)。該任務(wù)是由美國航天局位于馬里蘭州格林貝爾特的戈達(dá)德空間飛行中心根據(jù)探索者方案開發(fā)的。同時JPL還管理著Spitzer和WISE任務(wù)，并管理著NEOWISE任務(wù)。有關(guān)GALEX任務(wù)的更多信息，請訪問。

?

?

作者: Tony Greicius

FY:：秋白

如有相關(guān)內(nèi)容侵權(quán)，請于三十日以內(nèi)聯(lián)系作者刪除

轉(zhuǎn)載還請取得授權(quán)，并注意保持完整性和注明出處