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2017-10-25 船尾ζ巨大星斑驅使恆星風呈現螺旋狀結構

 
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Artist's impression of the hot massive supergiant Zeta Puppis. Credit: Tahina Ramiaramanantsoa  加拿大蒙特婁大學(Université de Montréal)Tahina Ramiaramanantsoa等人組成的研究團隊近期發現:超巨星(supergiant)表面的星斑(spot)會驅使這些超巨星向外發出的恆星風(stellar wind)變成一個龐大的螺旋狀結構。

  大質量恆星數量稀少,通常位在雙星系統(binary system)或聚星系統(multiple system)中。大質量恆星的演化會製造出地球上所有生命組成所需的重元素。在它們生命末期,會發生劇烈的超新星爆炸,將大量物質拋入星際太空中。若沒有這些劇烈的超新星爆炸事件,我們的太陽系將無從誕生。

  船尾座Zeta星(ζ Puppis或簡寫為ζ Pup,中名「弧矢增廿二」)是顆已演化到後期的大質量恆星,也是知名的超巨星,質量高達60倍太陽質量之多。但它有個很特別的地方就在於它是沒有其他同伴的大質量「單星」,獨自以每秒60公里的速度在太空中奔馳,大約相當於子彈速度的60倍。有天文學家認為它很可能是被雙星或聚星系統甩出來的,速度才會高得驚人。

  透過BRITE(BRIght Target Explorer,亮天體探索衛星)奈米衛星網的監測,這些天文學家取得長達6個多月的船尾ζ表面亮度變化資料,並且也取得好幾個地面專業和業餘觀測站的恆星風監測資料。分析結果顯示船尾ζ的表面亮度和恆星風都有1.78天的變化周期;這個變化周期反映出的是船尾ζ表面有個巨大而明亮的星斑,隨船尾ζ自轉的結果,而船尾ζ的恆星風也受到這個星斑的影響,在大尺度空間範圍中呈現螺旋狀結構,稱為「共轉交互作用區(co-rotating interaction region,CIR)」。

  從船尾ζ恆星風發出的一條特別的氦離子譜線的偵測結果,很明顯的可以看到一些由亮星斑造成的CIR旋臂所構成的S型圖樣。此外,除了1.78天的周期性,這些天文學家clump還偵測到船尾ζ表面亮度有時間尺度僅數個小時的零亂變化,和CIR內向外傳播的恆星風裡,某些密度特別高的局部團塊(clump)有強烈相關。恆星表面和恆星風團塊的本質都不規律,但船尾ζ的研究結果,卻是天文學家首度獲得表面變化和恆星風團塊有相關性的直接證據。

  關於大質量恆星的表面變化和恆星風變化或許有關聯性的議題,其實早在數十年前就已經被提出,但無法證實。這是大質量恆星研究的重大突破,之前即便已有數架太空望遠鏡和眾多大型地面望遠鏡已經在運作,但要是沒有BRITE奈米衛星網和業餘天文學家的協助和貢獻,這個研究成果絕難達成。

  不過,對於船尾ζ表面亮星斑的起源和表面亮度凌亂變化的成因迄今不明。而這正是Ramiaramanantsoa等人下一步要努力的課題。

資料來源:https://www.sciencedaily.com/releases/2017/10/171024115613.htm, 2017.10.24, KLC

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