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  据国外媒体报道,天文学家近日使用阿塔卡马大型毫米波/次毫米波阵列(ALMA)观测意外地发现了红巨星R Sculptoris周围物质形成了诡异的螺旋结构,此特性在以往的观测任务中并未发现,科学家推测红巨星附近存在一颗未知的伴星,由于其旋转的缘故造成了物质分布出现不寻常的特征,这是第一次在红巨星周围发现螺旋物质分布,同时也预示着天文学家能首次绘制该螺旋结构的三维立体信息。从图中可以看出,外层结构为圈形分布,呈现出非常明显的螺旋结构。

红巨星R Sculptoris周围惊现诡异的物质螺旋分布

钱德拉X射线探测器拍摄的令人难以置信的垂死恒星景象

  本项研究是ALMA望远镜阵列开启观测任务以来早期发表的科学成果之一,研究团队使用的阿塔卡马大毫米波/次毫米波阵列是世界上最强大的工作在毫米/亚毫米波段上的天文望远镜,红巨星R Sculptoris周围发现令人惊讶的螺旋结构由大量气体等物质组成,意味着其周围伴星轨道上还有一颗未发现的恒星。天文学家也惊奇地发现该红巨星的物质抛射比之前想象的要更多一些。

  根据供职于欧洲南方天文台、阿格兰德天文研究所、德国波恩大学的天文学家马蒂亚斯·玛尔科尔(Matthias Maercker)介绍:“我们在此之前未发现红巨星周围存在类似的壳状螺旋结构,但这是我们首次发现红巨星周围物质在某种力量的作用下可呈现出诡异的螺旋状分布。” 玛尔科尔也是本项研究论文的第一作者。

  由于大量的天体物质被抛射出来,诸如红巨星R Sculptoris这样的庞大天体是周围宇宙尘埃和气体的主要贡献者,这些宇宙物质可为未来的恒星、行星系统的形成以及宇宙生命诞生提供大部分的原材料。阿塔卡马大型毫米波/次毫米波阵列优于目前世界上其他国家的亚毫米波观测站,在此之前科学家也曾清楚地观测到红巨星R Sculptoris周围出现了类似球状分布的物质“壳体”,但是更细致的螺旋结构以及可能存在的伴星都未能被发现。

  根据本项研究论文的作者之一、查尔姆斯理工大学的天文学家沃特·维勒明斯(Wouter Vlemmings)介绍:“科学家目前动用的毫米波/次毫米波阵列天线并未达到全部数量的一半,就已经发现了红巨星周围精细的螺旋物质分布,可以想象在2013年该射电望远镜阵列全部完工后就会看到非常激动人心的图像。”在一些恒星的生命末期,质量可达到太阳质量的八倍,同时由于向外辐射出致密的恒星风,使得质量上出现流失。

  处于红巨星阶段的恒星也周期性经历热脉冲,这些是持续时间极为短暂的氦融合过程,产生的热脉冲使得周围物质被高速吹离,并在该红巨星周围形成大型尘埃和气体壳状结构,在热脉冲阶段之后红巨星将回到正常的状态。红巨星热脉冲时期大约发生周期在一万至五万年,持续时间为几百年,本次观测中的红巨星R Sculptoris在1800年前经历热脉冲时期,该过程持续了约200年,可能存在的伴星将来自红巨星恒星风诱导成螺旋状,并体现在周围的物质分布上。

  天文学家马蒂亚斯·玛尔科尔认为凭借阿塔卡马大型毫米波/次毫米波阵列强大的观测能力可以发现该红巨星更加精细的外层物质分布结构,通过研究外层螺旋状的壳体结构形成之谜,我们可以更好地了解恒星在此热脉冲阶段之前、之中以及该阶段之后会发生什么情况。我们一直希望该射电望远镜阵列能够为我们提供全新的宇宙视角,而本次意外的发生也是令人兴奋的。

  为了描述所观测的红巨星R Sculptoris周围结构,天文学家小组也通过计算机双星系统模型来推演其演化过程,结果显示该模型与阿塔卡马大型毫米波/次毫米波阵列的观测事实很符合。对观测数据的进行理论化的描述是一个真正的挑战,计算机双星系统模型显示红巨星周围轨道上很可能存在伴星,该发现也让我们了解到红巨星R Sculptoris周围到底发生了什么,也预示着我们的太阳在未来数十亿年可能发生的变化。

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