海山二:銀河系最亮的星,數次爆發卻未曾湮滅

2021-01-07 天文在線

銀河系中最明亮的恆星應該在170年前就自我毀滅了,但它沒有。現在科學家們發現了其中原因。

圖解:海山二,是銀河系中最明亮的恆星,它正在爆炸(圖片來源:J. HESTER / ARIZONA STATE UNIVERSITY, NASA / ESA)

170年前,科學家觀測到,銀河系中最亮的恆星海山二發生了巨大的爆炸,釋放出的能量堪比一顆典型超新星。

可是,海山二還是在這次災難性的爆炸中倖存下來。

此後,科學家們就一直在尋找解釋,來說明為什麼如此強力的爆炸仍不足以摧毀海山二。如今,在美國亞利桑那州立大學,以內森·史密斯為首的一群科學家,得到了通往過去的一扇窗戶,可以再次觀察那次爆炸。

科學家能夠觀察到爆炸產生的光,這些光經過星際塵埃的反射或迴響,到達了地球。

他們的分析發表在皇家天文學會月報上,其中揭示了海山二爆炸的驚人真相。那壯觀的爆炸噴射出的物質總質量相當於10個太陽,並且以10000到20000千米/秒的速度穿過銀河系,這是除超新星外其它星體達到的最高速度。

然而,問題仍然困擾著眾人,為什麼如此巨大的爆炸沒能將海山二撕成碎片?研究人員能想到的唯一解釋就是,有什麼東西給予了海山二足夠的能量讓它拋射外層物質,但卻不足以讓它完全湮滅自身。

他們認為,海山二是雙星系統中的一顆恆星,但它最初還有另一顆伴星,這三顆恆星組成了一個三星系統。海山二與另一顆恆星相距較近,第三顆較遠。在恆星生命到達終點的某一刻時,與海山二相鄰的較大恆星開始膨脹,並向海山二釋放能量。

圖解:海山二的最終命運可能是因為自身巨大重力而坍縮成黑洞。坍縮時能量自其自轉軸兩極以噴流方式噴出造成伽馬射線暴。 Credit: Nicolle Rager Fuller/NSF

海山二膨脹到質量大約等於100個太陽,然後就變得非常明亮。而釋放能量的恆星氫層剝離,縮小到約30個太陽質量,露出了它火熱的氦核心。

質量的變化改變了引力的平衡,引力將氦核恆星推離它現在巨大的兄弟恆星海山二,直到它與較遠的恆星相互作用,將其向內推動。過了一段時間,那顆恆星與海山二合併,產生了物質的爆發。

最初,噴射的物質密度很大,隨著兩顆恆星越來越近,它們的膨脹速度也越來越慢。當這兩顆內部恆星最終結合時,爆炸將物質以100倍的速度向外拋射。快速移動的物質猛烈地撞擊較慢移動的早期噴出物的尾部,並使其發光。

這就是科學家們在一個半世紀之前看見的光。

在這次巨大的毀滅性的合併之後,這個三星系統變成了雙星系統,較小的氦核恆星在一個橢圓軌道上運行,每5.5年穿過這顆巨星的外層。

然而,海山二的神秘之處還不止於此——天文學家們正密切關注著這一現象,一些人猜測,這次爆炸可能只是一場超新星爆發的預熱,遲早都會發生。

相關知識

海山二(又叫做船底座η,簡寫為η Car),最早叫做阿爾戈斯 η。它是一個恆星系統,至少包含兩顆恆星,它們的總光度超過太陽的500萬倍,位於船底座7500光年(2300秒差距)外。它曾是一顆四等星,在1837年變亮,比大爆發開始時的參宿七(獵戶座β)還要亮。

圖解:卡利納星雲(NGC 3372)與海山二附近的區域,由哈勃空間望遠鏡所攝

海山二在1843年3月11日至14日之間是天空中第二亮的恆星,1856年之後在肉眼就不可見了。在一次較小的噴發後,它在1892年達到了6等,之後又再次消退。自1940年以來,它一直在變亮,到2014年,亮度已經超過4.5等。海山二在南緯30°S以南的緯度上是環極的,在北緯30°N左右的緯度上是看不見的。

參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學名詞

3. cosmosmagazine-Maurice- Ben Lewis

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