已知宇宙中亮度最高的天體之一:海山二星

2020-12-04 LynAne

海山二(Eta Carinae),西方稱為船底座 η(η Carinae) 星,是一個質量非常高的高光度藍變星,可能是一個雙星系統。質量約為120~200M⊙,亮度則約為 5×10^6L⊙,距離地球約7500 ly。活動極不穩定,經常會發生特大的爆發,期間甚至其形狀也會由圓形變為啞鈴型。這張在 1996 年經由複雜的影像處理後所得的影像,可顯示出這顆淘氣的恆星周圍雲氣的細微部分,其中包括兩個清楚的圓形突出部分,一個炙熱的中央區域,以及一些奇怪的輻射狀條紋。充滿著氣體與塵埃的兩個圓形突出部分,正吸收來自中央區域的藍光與紫外線。那些奇怪的輻射狀條紋至今仍然無法解釋。或許這些線索將告訴我們星雲是如何形成的,也或許是暗示我們海山二將在何時爆炸。

海山二(Eta Carinae)

恆星簡介

海山二是質量巨大的恆星中距離地球最近的一顆,位於船底座,天文學家可以得知許多該天體的詳細資料。根據各種波段的數據,海山二確定是已知亮度最高的天體之一。圖中海山二所發出的紫外光,經由反射使色彩呈現紫色調,膨脹中的氣體雙瓣上是黝黑塵埃組成的條紋。

海山二亮度可能已經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消重力。如果恆星的質量超過愛丁頓光度的限制,它們的重力僅能勉強約束住輻射與氣體,並在不久的未來可能導致超新星與極超新星的現象發生。

船底座大星雲核心部含海山二,歐米伽星

補充資料:海山二星是顆大質量的恆星。在過去的歷史中,海山二星有數次大幅增亮然後又變暗的記錄。 在 1843年4月的短暫期間,海山二星曾經是地球夜空中排行第二的亮星,亮度只輸給天狼星,雖然它的距離有7500ly,或者說是天狼星距離的800倍。 天文學家認為海山二星在接下來的幾百萬年內,很可能會發生超新星爆炸。 此外,大質量的海山二星也是超超新星(Hypernova)的可能候選天體,也就是說,它有可能是未來的伽瑪射線爆發源。1841 年是海山二星有記錄的活動最高峰。期間亮度甚至比天狼星還要高,以至於人們在白天都可以看到這顆恆星。目前海山二星已經處於發展的晚期,活動正在衰落。在它的外圍已形成了一個很大的行星狀星雲——一般存在於死恆星外圍。但海山二星依然在繼續著劇烈的噴發。一般認為,海山二星的最後會變成一顆超新星。

亮度變化

海山二一引人注目的特徵是亮度的變化,目前被分成高光度藍變星(Luminous Blue Variable,LBV)雙星。

海山二被愛德蒙哈雷於1677年第一次記錄下來,當時它是顆4等星,不過到了1730年時,觀測者注意到它已經變得相當明亮,成為船底座最耀眼的恆星之一。海山二接下來再度變暗,直到1782年又回到原先那樣的暗淡,但是它在 1820 年開始再度變亮。到了1827年時,海山二變亮超過 10倍,並且在1843年4月達到頂點,亮度為-0.8等,為全天空第 2 亮的恆星,僅次於距離 8.6 ly 的天狼星。

海山二活動極不穩定,經常會發生特大的爆發,期間甚至其形狀也會變得不規則。海山二最近的一次的爆發在1841年,幾乎達到它的頂峰,而爆發的原因仍然是未知。天文學家推測可能由於海山上巨大的光度產生的輻射壓所致。海山二在 1843 年之後再度變暗,在1900~1940年間,它的亮度只有 8 等,所以無法用肉眼觀測到。

海山二在 2003 年夏季發生一次分光極小現象。科學家曾組織一個巨大觀測活動,包括動用所有可用的地面(例如CCD光度分析)與太空望遠鏡,例如哈勃太空望遠鏡、錢德拉 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聯。

海山二的光譜觀測顯示,一些發散譜線過去每5.52年會周期性的變暗,這個時期穩定的持續幾十年的時間。海山二的無線電發散譜線與 X 射線的光度在這些「事件」發生時也會下降。這些變化與紫外線的觀測顯示海山二非常有可能確實是一對雙星,伴星是一顆炎熱但質量較小的恆星,並擁有一個周期為5.52年的高偏心率的橢圓軌道。

海山二的亮度在 1998~1999 年之間突然加倍,而在2007年時,可以很容易用肉眼就觀測到它,目前海山二的亮度已經接近5等。

未來預測

目前海山二已經處於發展的晚期,活動正在衰落。在它的外圍已經形成了一個很大的啞鈴狀的行星狀星雲一般存在於死恆星外圍)。但海山二依然在繼續著劇烈的噴發。一般認為,海山二的最後會變成一顆海山二超新星或極超新星。

目前海山二的演化途徑與年齡都尚未確定,所以爆炸可能發生在數百萬年後,也可能發生在數千百年後,也可能爆炸的光芒已經在傳播的路上。像海山二這種高光度藍變星(Luminous Blue Variable)可能是超大質量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,將會成為超超新星。

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  • 宇宙中哪個星體最亮?
    > 我們所能看到的最亮的恆星是太陽了,不過太陽並非發光最強的恆星,其實在夜晚我們所能看到的絕大部分恆星實際光度都比太陽更強,比如夜空中最亮的恆星天狼星
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