16年的宇宙之谜被解开,揭晓恒星缺失的环节( 二 )


16年的宇宙之谜被解开,揭晓恒星缺失的环节
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(图解:NEOWISE mission。图源:NASA)

但是团队想要获得更多的数据。2012年,GALEX团队利用美国宇航局的广域红外巡天探测者(WISE)进行了首次全天空调查,这是一个用红外光研究天空的太空望远镜,GALEX团队发现了一个紧密围绕恒星运行的尘埃盘。(WISE在2013年作为寻找小行星的NEOWISE任务重新启动。)来自其他三个红外观测站的档案数据,包括美国宇航局的斯皮策空间望远镜,也发现了这个圆盘。这一发现并没有排除有一颗行星也在围绕恒星运行的可能性,但最终团队会证明,这个圆盘和排入太空的物质来自于比巨型行星都要大的东西。在这之后,2017年,德克萨斯州霍比-埃伯利望远镜上的宜居带行星探测仪证实了并没有紧凑的物体围绕恒星运行。
发现蓝色环星云十多年后,该团队通过四台空间望远镜、四台地基望远镜、追溯到了1895年的恒星历史观测(以寻找其亮度随时间的变化),并在公民科学家的帮助下,通过美国变星观测者协会(AAVSO)收集到了关于该系统的数据。但是,他们仍然不知道是什么产生了星云。
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星际侦查
凯里·霍德利在2017年开始与GALEX科学团队合作,"这个小组已经有点撞墙了",凯里·霍德利指在蓝环星云的研究上。但加州理工学院的天体物理学家Hoadley被这个天体及其奇异的特征所吸引,所以她接受了试图解开这个谜团的挑战。似乎解决方案很可能不是来自于对该系统的更多观测,而是来自于对现有数据的意义进行前沿理论推测。于是加州理工学院GALEX的首席研究员克里斯·马丁向哥伦比亚大学的布莱恩·梅茨格求助。
作为一名理论天体物理学家,梅茨格制作了宇宙现象的数学和计算模型,这些模型可用于预测这些现象的外观和行为。他专门研究宇宙合并以及各种物体之间的碰撞,无论是行星和恒星还是两个黑洞,他都研究。有了梅茨格的加入和胡德利的指导,工作进展很快。
"不仅仅布莱恩可以解释我们看到的数据,基本上在他看到之前预测到了我们所观察到的东西,"霍德利说。"他会说,'如果这是一个恒星合并,那么你应该看到X,'这就像是的,'是的!我们看到了!'"
研究小组指出,这个星云是一个相对新的恒星合并的产物,它很可能发生在:一颗与我们的太阳相似的恒星和另一颗只有其十分之一大小的恒星之间(或约为木星质量的100倍)。在生命即将结束的时候,这颗类似太阳的恒星开始膨胀,并逐渐靠近它的同伴。最终,这颗较小的恒星陷入了向下的漩涡,向着它较大的同伴前进。途中,较大的恒星将较小的恒星撕开,不断将自己包裹在一圈碎片中,最终将较小的恒星完全吞噬。
这是导致蓝环星云形成的剧烈事件。恒星的合并向空间发射了一团热碎片,被气体盘又切成两半。于是形成了两个圆锥状的碎片云,它们的基部以相反的方向远离着恒星,并随着向外移动而逐渐变宽。其中一个圆锥体的底部几乎直接朝向地球,另一个则几乎直接远离。因为它们太微弱了,无法单独看到,但锥体重叠的区域(从地球上看)则形成了GALEX观测到的中央蓝色环。这也是为什么我们观测到的星云是环状的原因。
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千年过去了。膨胀的碎片云冷却后形成了分子和尘埃,其中包括与星际介质碰撞产生的氢分子,星际介质是原子和高能粒子的稀疏集合,充斥了恒星之间的空间。碰撞激发了氢分子,使它们以特定波长的远紫外光辐射。随着时间的推移,这种光芒变得越来越明亮,足够让GALEX能够发现并看见它们。
在我们的银河系中,恒星合并的频率大约是每10年一次,所以,这也意味着我们在天空中看到的相当多的恒星曾经有可能都是两颗。
"我们看到很多双星系统可能将在某一天合并,我们认为我们已确定了可能在数百万年前合并的恒星。但我们几乎没有任何关于这中间发生的数据,"梅茨格说。"我们认为在我们的银河系中可能有很多年轻恒星合并的残余,蓝环星云会向我们展示它们的样子,这样,我们就可以识别更多合并的恒星。"
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这是一个16年谜团的结论,也是恒星合并研究新篇章的开始。
"我们十分惊讶于GALEX能够找到这个我们没有寻找的到的微弱的物体,但这变成了天文学家认为非常有趣的东西,"塞伯特说。"这只是强调一遍,当你以新的波长或新的方式观察宇宙时,你会发现你从未想象过的东西。"

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