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15000光年外,一顆快要死亡的恒星!韋伯望遠鏡拍到恒星罕見時刻
2023/03/25

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韋伯望遠鏡拍攝的罕見恒星

2023年3月15日,詹姆斯韋伯望遠鏡的研究團隊公布了這麼一張圖片,這是距離我們大約15000光年,位于射手座,一顆即將死亡的恒星,所以現在我們看到的,是恒星末年最后的垂死時刻,它現在正在瘋狂的拋射物質,形成所謂的沃爾夫拉葉星。

今天我們來談談沃爾夫拉葉星,一種即將死亡且極其稀有的恒星。

首先我們先簡單來了解下一個基本的天文知識,以便更好的理解沃爾夫拉葉星的發現。

天文探索-光譜學

天文學家在探索星空時候用到最多的一種方式是:光譜學。

光譜就是將光進行色散處理后,得到的各個顏色不同的光。

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太陽光的色散

這個是牛頓最開始發現的現象。

那麼在牛頓發現這個現象之后,一個名叫夫郎禾費的人,在研究太陽的光譜時發現:把太陽光進行色散處理后,它的光譜并不是連續的,我們可以明顯的看到一條條暗色的條紋。

太陽光譜示意

起初夫瑯禾費以為這是儀器的影響,但之后的研究發現,這并不是,而是太陽光本身就是這樣的不連續。

太陽光譜

現在我們稱這樣的條紋為夫瑯禾費線。

但夫瑯禾費線是什麼,它在太陽的光中為何會出現,夫瑯禾費本人并不知道。

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這個問題的答案是在1860年的時候,由基爾霍夫和本生解答而出。

我們知道哈,不同的元素會發射和吸收不同顏色的光,比如燃燒鈉元素時,它是黃色,表現在光譜中,它就是這樣的亮色條紋特征,這個我們稱為鈉的發射線。

元素的焰色

鈉元素發射線

如果將連續光譜的光(就是無法顯現出任何暗色條紋的光),穿過含有鈉元素的冷氣體時,連續的光譜則會出現暗色的條紋,并且這個暗色條紋與鈉的發射線的波長,相同。

這樣的現象表明:暗色條紋的出現,是因為鈉元素吸收了這部分光。

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這個我們稱為元素的吸收線。

元素的吸收和發射線

所以太陽光譜中出現的那些暗色條紋,是因不同元素的吸收,它們就像指紋那樣,可以讓我們知道,太陽的元素組成。

這便是基爾霍夫和本生,在那個時代的偉大發現。

在有了這個發現之后,天文學家于是可以研究太陽系之外恒星的元素組成,看看它們與太陽,到底有何不同。

通過研究呢,外面的恒星光譜多姿多樣,它們顯示出了與太陽不同的元素組成,但盡管如此,它們表現出的光譜基本都是以吸收線為主,也就是表現出暗色的條紋。

可1867年的一次發現卻出現了例外。

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不同恒星的光譜,太陽光譜為G型

異常的光譜

在1867年的時候,天文學家夏爾-沃爾夫和拉葉,在觀測天鵝座的恒星時,發現了三顆異常的恒星:WR134,135,以及137。

沃爾夫

拉葉

它們的光譜以明而亮且寬的發射線為主,而不是正常的吸收線。

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WR134

WR135

WR137

WR 137 光譜

這種異常的結果表明,它們可能是一種與眾不同的恒星。

所以為了紀念這兩位天文學家,我們現在把這樣異常光譜特征的恒星,則稱為沃爾夫拉葉星。

那麼它們到底是怎樣的一種恒星呢。

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沃爾夫-拉葉星

雖然沃爾夫拉葉星從發現至今已經幾十年,但我們對這種恒星的性質,依然知之甚少,只是大致的了解。

它們是一種巨型恒星,具有很高的溫度及很大的品質,并且還在不斷的向太空噴射物質,形成包裹它的星云。

30000光年外 船底座方位的WR 13a

沃爾夫拉葉星的溫度,普遍是高達20000至200000萬攝氏度,噴射物質的速度,更是在每秒300至2000公里。

像韋伯這次拍攝的這顆沃爾夫拉葉星-WR124,它的品質大約是太陽的30倍,而噴射的這些物質,也已經有10個太陽品質,這些物質正在以每小時約150000公里的速度,向外擴張,如今這些物質已經膨脹到直徑約6光年左右的寬度,可謂非常龐大。

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WR 124

噴射物質的現象表明,這類恒星內核的氫,已經燃燒殆盡,它們正在進行更重元素的核聚變,所以這類恒星已經脫離了主序星階段,也就是,它們是已經進入末年的恒星。

船底座星云中的WR 22 約為50-70個太陽品質

沃爾夫拉葉星由巨型恒星演化,而大品質的巨型恒星本身就相當的罕見,所以這就造就了沃爾夫拉葉星的稀有。

目前在銀河系中,天文學家也只是發現了500多顆沃爾夫拉葉星,預估銀河系這種恒星的總數,大概是在1000顆左右,那麼比起其它千億顆恒星的數字,這個數量實在是太小太小。

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但只要發現,我們就可以一睹大品質恒星末年的垂死時刻。

韋伯的這次拍攝,則展示了這個階段的細節,我們可以清晰的看到物質噴射時的狀態,它們的形狀、密集程度、以及區域的塊狀結構,根據這些信息,天文學家可以很好的研究大品質恒星末年的品質損失,這對超新星的研究有很大的幫助。

WR 124 噴射物質特寫

據悉,沃爾夫拉葉星一般被認為是Ib型和IC型超新星的前身,所以在不久的將來,這顆美而稀有的恒星,將會化為宇宙絢麗的煙火,成為一顆中子星或者黑洞。

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