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  • 一个字:大!首次拍出红超巨星心宿二,迄今为止最详细的大气图

    天文学家最新绘制出迄今为止最详细的红超巨星心宿二大气图,阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)和国家科学基金会的卡尔·G·詹斯基超大型阵列(VLA)都具有前所未有的灵敏度和分辨率,揭示了从红超巨星恒星表面上方,整个色球,一直到风区,心宿二大气的大小和温度。红超巨星,如心宿二和它更为著名的表亲参宿四,在它们生命的末期都是巨大、温度相对较低的恒星。

    一个字:大!首次拍出红超巨星心宿二,迄今为止最详细的大气图

    大质量恒星正在耗尽燃料、崩塌和成为超新星的路上,通过巨大的恒星风,它们将重元素发射到太空中,从而为宇宙生命提供必要的元素基石方面发挥了重要作用。但这些巨大的恒星风是如何发射的,任然是一个谜。天文学家对距离地球最近的超巨星心宿二大气进行了详细研究,为找到这些答案迈出了关键的一步。心宿二的ALMA和VLA图是迄今为止除太阳以外所有恒星中最详细的射电图。

    一个字:大!首次拍出红超巨星心宿二,迄今为止最详细的大气图

    ALMA以较短波长观测到靠近其表面(其光学光球层)的心宿二,而由VLA观测到的较长波长则显示出大气层在更远的地方。在可见光下可以看到,心宿二直径大约是太阳的700倍。但是,当ALMA和VLA在射电中揭示它的大气层时,这颗超级巨星被证明是更巨大的。研究的主要作者、爱尔兰都柏林高级研究院的埃蒙·奥戈尔曼(Eamon O‘Gorman)解释说:恒星大小可能会根据观测到光的波长而发生巨大变化。

    一个字:大!首次拍出红超巨星心宿二,迄今为止最详细的大气图

    其研究发现发表在《天文学与天体物理学》期刊上,VLA的较长波长揭示了这颗红超巨星的大气,几乎是恒星本身半径的12倍。射电望远镜测量了心宿二大气中大部分气体和等离子体的温度。最引人注目的是色球内的温度,这是恒星表面上方被磁场和冲击波加热的区域,这些磁场和冲击波是由恒星表面强烈的旋转对流产生,很像沸水锅中的起泡运动。目前对色球知之甚少,这是第一次在无线电波中探测到这个区域。

    一个字:大!首次拍出红超巨星心宿二,迄今为止最详细的大气图

    多亏了ALMA和VLA,科学家们发现心宿二这颗恒星的色球层,延伸到了恒星半径的2.5倍(太阳的色球层只有其半径的1/200)。研究还发现,色球温度比之前的光学和紫外观测所暗示的要低。温度在3500摄氏度(6400华氏度)达到峰值,之后逐渐下降。相比之下,太阳的色球温度几乎达到了20000摄氏度。发现在恒星温度下,色球是‘温热的’,而不是热的,这种不同是可以解释的,因为无线电测量对恒星大气中的大部分气体和等离子体都是灵敏的温度计。

    一个字:大!首次拍出红超巨星心宿二,迄今为止最详细的大气图

    而过去的光学和紫外观测只对非常热的气体和等离子体敏感。研究认为,心宿二和参宿四等红超巨星的大气层不均匀,想象一下,大气层是由许多不同颜色的点组成的一幅画,代表着不同的温度。这幅画的大部分包含射电望远镜可以看到的微温气体点,但也有只有红外望远镜才能看到的冷点,以及紫外线望远镜可以看到的热点。目前无法单独观察这些点,但研究人员表示在未来的研究中尝试一下。

    一个字:大!首次拍出红超巨星心宿二,迄今为止最详细的大气图

    博科园|研究/来自:美国国家射电天文台

    研究发表期刊《天文学与天体物理学》

    DOI: 10.1051/0004-6361/202037756

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