銀河系最大最耀眼的特超巨星會是誰?

2021-01-19 宇宙解碼

手槍星是銀河系內已知最明亮的恆星之一。早期的報告指出它可能是極端明亮的恆星,發出的光度大約是太陽的1,000萬倍,最新的研究已將這個數值調降至170萬倍,大約是海山二的三分之一。手槍星在20秒內釋放出的能量相當於太陽在一年中釋出的,這種質量在太陽80至150倍的恆星,生命期大約只有300萬年。不同於一般的恆星,它們深受本身向外輻射出的光壓強烈的影響。


這顆恆星的名稱得自他所照亮的手槍星雲,它的位置接近銀河系的中心,在人馬座的方向上,距離地球大約25,000光年遠。它是在1990年代初期使用哈柏太空望遠鏡以能貫穿塵埃的紅外線觀察發現的,如果沒有被星際塵埃遮蔽的話,以裸眼觀看到的手槍星將是顆4等星。


手槍星被認為在4,000至6,000年前的一次巨大爆發中拋出了大約10倍太陽質量的物質,它的恆星風比太陽強一百億倍。它實際的年齡和未來的演化還不能確定,但估計在未來的100萬至300萬年內將會成為一顆壯觀的超新星或極超新星。有些天文學家猜想他的大質量也許和它所在的位置有關,也許在銀河中心附近形成的恆星,比較傾向於產生大質量的恆星。


海山二是質量巨大的恆星中距離地球相當近的一顆,所以天文學家可以得知許多該天體的細部數據。雖然其它已知天體的質量及亮度可能超過海山二,不過根據各種波段的數據,海山二確定是已知亮度最高的天體,先前其它的競爭者都已經被更新的數據所降級,例如手槍星。海山二這類恆星的質量相當大,超過太陽的100倍,亮度則是太陽的100萬倍以上。


這類恆星是相當少見的,在一個像銀河系這麼大的星系中也只有幾十顆而已。估計這種恆星接近愛丁頓光度的限制(甚至可能超過愛丁頓光度的限制),外部的輻射壓力幾乎強到可以抵銷重力的地步。如果恆星的質量超過太陽的120倍的話,就超過愛丁頓光度的限制,它們的重力僅能勉強約束著輻射與氣體,並在不久的未來可能導致超新星與極超新星的現象發生。


科學家組織一個巨大觀測活動,包括包括所有可用的地面(例如CCD光度分析[8])與太空望遠鏡,例如哈伯太空望遠鏡、昌德拉X射線天文臺、國際伽瑪射線天體物理實驗室與甚大望遠鏡。這些觀測活動的主要目的是去決定海山二是否是一對雙星,如果是一對雙星的話,試圖確認它的伴星,確定這個現象的產生原因,並了解它們(如果是雙星的話)與19世紀大爆發之間的關連。


像海山二這樣巨大的恆星因為必須發出高度的亮光,所以非常快速的耗盡它們的燃料。海山二被預測會變成超新星或極超新星,不過目前它的演化途徑與年齡都尚未確定,所以爆炸可能發生在1百萬年後,也可能發生在明天。像海山二這種亮藍變星(Luminous Blue Variable)可能是質量超大的恆星的一個演化階段,主要的理論認為它們將表現出極端的質量流失,並在發生超新星爆炸之前變成一顆沃爾夫-拉葉星(Wolf-Rayet star),不過如果它們無法留住質量的話,將會成為極超新星。


除了海山二之外,SN 2006jc是這種類型的恆星中已知最靠近地球的一個,距離7700萬光年,位於山貓座的UGC 4904[17]。它在2004年10月20日突然變亮,當時被一位日本業餘天文學家板垣公一當成超新星爆炸。然而它當時並沒有真正的爆炸,而是直到2年後(2006年10月9日)才爆炸。所以一開始它是一個「假超新星」,最初這次爆發拋射了0.01太陽質量(超過20倍的木星質量)的物質進入太空。


因為海山二與SN 2006jc相當類似,所以NASA高達德發射中心的Stefan Immler認為這顆恆星將會在幾十年甚至幾年內爆發。然而加利福尼亞大學的烏斯裡(Stanford Woosley)並不同意這種說法,他認為海山二可能位於演化階段的早期,因為它仍然擁有幾種元素可以進行核融合。海山二的最終命運可能是因為自身巨大重力而塌縮成黑洞。塌縮時能量自其自轉軸兩極以噴流方式噴出造成伽瑪射線暴。


海山二距離地球只有7500光年,所以當它發生超新星爆炸或極超新星爆炸時可能會影響到地球,但是不太可能會直接影響到人類,因為大氣層會阻擋外來的伽馬射線。這次衝擊影響的範圍很可能被限制在大氣層的上部,這個部份包括臭氧層、宇宙飛船、人造衛星與航天員。至少有一位科學家宣稱,如果海山二演化成超新星或極超新星的話,「它將會明亮到即使在白天都可以看到,甚至在夜晚可以憑著它發生的亮光來看書」。

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