天文學(xué)家捕捉到垂死恒星吹出的煙圈

研究人員表示，V Hydrae一直處于脫落其大氣層的過程中，最終脫落其大部分質(zhì)量，這是大多數(shù)晚期紅巨星所做的事情。然而，這是第一次也是唯一一次在一顆處于死亡邊緣的恒星周圍看到一系列膨脹的環(huán)狀物。研究人員計(jì)算出一系列膨脹的煙圈每隔幾百年就會(huì)被吹起。

紅巨星是恒星演化的最后階段之一。一旦一顆恒星的核心停止通過核聚變將氫轉(zhuǎn)化為氦，重力就開始壓縮恒星，提高其內(nèi)部溫度。這個(gè)過程點(diǎn)燃了惰性核心周圍燃燒的氫氣外殼。最終，核心的壓縮和加熱導(dǎo)致恒星大幅膨脹，直徑達(dá)到6200萬至6.2億英里（1億至10億公里）。 按照恒星的標(biāo)準(zhǔn)，其表面溫度相對較低，僅有4000至5800華氏度（2200至3200攝氏度）。所以這些恒星呈現(xiàn)出橙紅色的外觀，因此被稱為紅巨星。

最終，紅巨星核心中的氦氣將被耗盡，核心將再次收縮。然后，這顆恒星就會(huì)成為一顆漸近巨支（AGB）星（最后的紅巨星階段）。AGB恒星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括一個(gè)由碳和氧組成的中央核心，一個(gè)核聚變將氦變成碳的外殼，以及另一個(gè)將氫變成氦的外殼。這些恒星通常每隔100到1000天就會(huì)產(chǎn)生亮度增加的戲劇性脈沖。此外，強(qiáng)烈的表面風(fēng)會(huì)在恒星周圍形成一個(gè)被稱為環(huán)星包層的氣態(tài)云。

這些強(qiáng)烈的恒星風(fēng)最終將驅(qū)逐大氣層和恒星包膜，這顆恒星將成為行星狀星云中的白矮星。AGB恒星失去其質(zhì)量的速度越快，它就越接近于最后的轉(zhuǎn)變。我們的太陽將在大約50億年后最終成為一個(gè)紅巨星，最終進(jìn)展到AGB，然后最終演變成一個(gè)以白矮星為中心的行星星云。

這就是天文學(xué)家多年來理解的過程。然而，V Hydrae的不尋常特征讓他們重新思考這個(gè)問題。V Hydrae位于1300光年外的海德拉星座，是一顆富含碳元素的恒星，這意味著它的大氣層中的碳元素比氧氣多。就其質(zhì)量而言，它的損失率很高，所以天文學(xué)家推測，它可能正在脫落其大氣層，成為一個(gè)行星狀的星云。

這顆AGB星也很耐人尋味，因?yàn)槊扛?年左右，就會(huì)有大規(guī)模的等離子體噴發(fā)，而且大約每隔17年就會(huì)出現(xiàn)亮度急劇下降的情況。這些事件表明存在著一顆幾乎不可見的伴星，亮度的下降可能是由與這顆第二顆恒星有關(guān)的云層從V Hya前面經(jīng)過造成的。

這項(xiàng)最新的研究將哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)與阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列（ALMA）的觀測結(jié)合起來，結(jié)合紅外線、光學(xué)和紫外線數(shù)據(jù)來捕捉V Hya在多種波長下的死亡之旅。這顆恒星離我們很遠(yuǎn)，而且被密集的塵埃所包圍，但是ALMA更高的分辨率揭示了它的環(huán)和外流的巨大細(xì)節(jié)。

研究發(fā)現(xiàn)，這顆恒星正在通過吹出一系列的煙圈來脫落其大氣層，這些煙圈在過去2100年左右的時(shí)間里向外擴(kuò)張，在V Hydrae周圍形成了一個(gè)塵埃盤狀的區(qū)域。研究小組將這種結(jié)構(gòu)稱為DUDE（正在進(jìn)行動(dòng)態(tài)膨脹的圓盤）。

他們的觀測還顯示了從恒星中排出的高速氣體爆炸，其方向相反，與煙圈垂直，形成了兩個(gè)沙漏狀結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)正在以超過50萬英里/小時(shí)（240公里/秒）的速度迅速膨脹。發(fā)現(xiàn)這一過程可能涉及氣體環(huán)的噴射，同時(shí)產(chǎn)生高速的間歇性物質(zhì)噴流，為我們了解恒星如何結(jié)束其生命帶來了一個(gè)新的、迷人的見解。